JP7638490B2 - Soil reaction force detection device and soil reaction force detection method - Google Patents
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- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Description
本発明は、対象となる土壌から受ける反力を検出する土壌反力検出装置、及び土壌反力検出装置を用いた土壌反力検出方法に関する。 The present invention relates to a soil reaction force detection device that detects reaction forces received from target soil, and a soil reaction force detection method using the soil reaction force detection device.
従来、地盤の締固め程度を測定するものとして、地盤の締固め後若しくは締固め中の地盤に、適宜高さから自由落下させた重錘を衝突させて、衝突時における衝撃力Fと地盤の応答速度vを検出し、両者の比(F/v)を指標として地盤の締固め程度を測定することを特徴とする地盤の締固め程度の測定方法がある(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, there has been a method for measuring the degree of compaction of ground, which involves impacting a freely dropped weight from an appropriate height onto ground after or during compaction, detecting the impact force F and the response speed v of the ground at the time of impact, and using the ratio of the two (F/v) as an index to measure the degree of compaction of the ground (see, for example, Patent Document 1).
また、土壌の硬度を測定するものとして、ばねによって、軸荷重に応じた変位を生じさせるコーン(円錐)部を備え、この突出状態のコーン部を土壌に貫入する際に、土壌から受ける反力に応じたコーン部の退避距離(変位距離)を測定する土壌硬度の測定方法がある(例えば、特許文献2参照)。 There is also a method for measuring soil hardness that uses a spring to create a cone (circular cone) that displaces in response to an axial load, and measures the retraction distance (displacement distance) of the cone in response to the reaction force it receives from the soil when the protruding cone penetrates the soil (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、特許文献1の上記地盤の締固め程度の測定方法により地盤の締固め程度を測定する場合、自由落下により平坦面に対して重錘を垂直に落下させることができるが、傾斜面(例えば、法面)に対して重錘を垂直に落下させることができない。このため、平坦面と傾斜面とで、衝突時における衝撃力Fと地盤の応答速度vの評価が異なる。結果、傾斜面では、平坦面における地盤の締固め程度と比較可能な地盤の締固め程度の測定が困難となっていた。また、特許文献2の土壌硬度の測定方法では、やわらかい土壌の際にコーン部の変位量が小さすぎるため、硬度を正しく測定できないという問題がある。
However, when measuring the degree of ground compaction using the method of measuring the degree of ground compaction described in Patent Document 1, the weight can be dropped vertically onto a flat surface by free fall, but it cannot be dropped vertically onto an inclined surface (e.g., a slope). For this reason, the evaluation of the impact force F at the time of collision and the response speed v of the ground differs between flat and inclined surfaces. As a result, it has been difficult to measure the degree of ground compaction on an inclined surface that can be compared with the degree of ground compaction on a flat surface. Furthermore, the method of measuring soil hardness described in
本発明は、斯かる実情に鑑み、傾斜面であっても、土壌の状態を容易に把握可能としたり、やわらかい土壌であっても土壌の状態を高精度に把握可能とする、土壌反力検出装置、及び土壌反力検出方法を提供しようとするものである。 In view of the above circumstances, the present invention aims to provide a soil reaction force detection device and a soil reaction force detection method that can easily grasp the condition of the soil even on an inclined surface, and can grasp the condition of the soil with high accuracy even in soft soil.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の土壌反力検出装置は、軸方向の先端側から基端側に進むに従って前記軸方向に直交する断面の断面積が増大する断面積増大部を有し、少なくともその断面積増大部が土壌に貫入される貫入部と、前記軸方向に沿って前記貫入部を移動させて前記貫入部を土壌に貫入させる移動機構と、前記移動機構を保持する移動機構保持部と、前記貫入部が土壌から受ける反力を連続して検出する反力検出部と、前記移動機構保持部に設けられ、前記軸方向に対して直交する接地基準面を画定する設置部と、を備え、検出開始前に、対象となる土壌の表面に前記設置部を当接させることで、前記対象となる土壌の表面と前記接地基準面が平行となり、前記貫入部の前記軸方向が前記対象となる土壌の表面に直交する検出姿勢を取るようになっており、前記検出姿勢を維持したまま前記貫入部を移動させることで、前記断面積増大部が前記対象となる土壌の表面を通過しながら、前記対象となる土壌内に進入する際に前記貫入部が受ける反力の増加状態を前記反力検出部で検出することを特徴とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the soil reaction force detection device of the present invention comprises a penetration section having an increasing cross-sectional area section in which the cross-sectional area of a cross section perpendicular to the axial direction increases as it moves from the tip side to the base end side in the axial direction, and in which at least the increasing cross-sectional area section is penetrated into the soil, a moving mechanism that moves the penetration section along the axial direction to penetrate the penetration section into the soil, a moving mechanism holding section that holds the moving mechanism, a reaction force detection section that continuously detects the reaction force that the penetration section receives from the soil, and an installation section that is provided on the moving mechanism holding section and defines a ground reference plane perpendicular to the axial direction, and is characterized in that before detection begins, the installation section is abutted against the surface of the target soil, so that the surface of the target soil and the ground reference plane become parallel, and the axial direction of the penetration section takes a detection posture perpendicular to the surface of the target soil, and by moving the penetration section while maintaining the detection posture, the reaction force detection section detects the increasing state of the reaction force that the penetration section receives as the increasing cross-sectional area section passes through the surface of the target soil and enters the target soil.
また、本発明の土壌反力検出装置において、検出開始前の前記貫入部の先端は、前記設置部の前記接地基準面と同位置か、又はそれよりも前記軸方向の基端側に位置することを特徴とする。 In addition, in the soil reaction force detection device of the present invention, the tip of the penetration part before detection starts is located at the same position as the ground reference surface of the installation part, or further toward the base end in the axial direction.
また、本発明の土壌反力検出装置において、前記移動機構保持部は、先端側に開口を有し、自身の中心軸が前記軸方向に平行な筒状の筐体で構成され、前記設置部は、前記筐体の中心軸周りの内周面よりも径方向の外側に拡張する拡張部で構成されることを特徴とする。 In addition, in the soil reaction force detection device of the present invention, the moving mechanism holding section is configured as a cylindrical housing having an opening at the tip side and whose central axis is parallel to the axial direction, and the installation section is configured as an extension section that extends radially outward beyond the inner circumferential surface around the central axis of the housing.
また、本発明の土壌反力検出装置において、前記拡張部は、前記筐体の中心軸周りに配置されるリング形状、又は、前記筐体の中心軸周りに間隔を空けて複数配置された分散構造となることを特徴とする。
In addition, in the soil reaction force detection device of the present invention, the extension portion is characterized in that it has a ring shape arranged around the central axis of the housing, or a distributed structure in which multiple portions are arranged at intervals around the central axis of the housing.
また、本発明の土壌反力検出装置において、前記移動機構は、前記断面積増大部における前記軸方向の基端が前記接地基準面と同位置又は前記軸方向の基端がそれよりも前記対象となる土壌から離れた位置で、前記貫入部の移動を停止させることを特徴とする。 In addition, in the soil reaction force detection device of the present invention, the movement mechanism stops the movement of the penetration part when the base end in the axial direction of the increased cross-sectional area part is at the same position as the ground reference surface or when the base end in the axial direction is at a position farther away from the target soil than that.
また、本発明の土壌反力検出装置は、更に前記貫入部の前記対象となる土壌への貫入深さと、その貫入深さにおいて前記反力検出部で検出された反力値を対応付けて記憶する検出データ記憶部と、前記貫入部が移動する間の所定の区間である実測区間において、前記反力検出部で検出された反力の増加量、又は増加勾配を算出して前記対象となる土壌の特性値とする特性値算出部と、を備えることを特徴とする。 The soil reaction force detection device of the present invention is further characterized by having a detection data storage unit that stores the penetration depth of the penetration part into the target soil in association with the reaction force value detected by the reaction force detection unit at that penetration depth, and a characteristic value calculation unit that calculates the increase amount or increase gradient of the reaction force detected by the reaction force detection unit in an actual measurement section, which is a predetermined section during the movement of the penetration part, and sets the increase amount or increase gradient as a characteristic value of the target soil.
また、本発明の土壌反力検出装置は、更に前記貫入部の前記対象となる土壌への貫入深さと、その貫入深さにおいて前記反力検出部で検出された反力値を対応付けて記憶する検出データ記憶部と、前記貫入部が移動する間の所定の区間である実測区間において、前記反力検出部で検出された反力の積分値を算出して前記対象となる土壌の特性値とする特性値算出部と、を備えることを特徴とする。 The soil reaction force detection device of the present invention is further characterized by having a detection data storage unit that stores the penetration depth of the penetration part into the target soil in association with the reaction force value detected by the reaction force detection unit at that penetration depth, and a characteristic value calculation unit that calculates the integral value of the reaction force detected by the reaction force detection unit in a measured section, which is a predetermined section during the movement of the penetration part, and sets the integral value as a characteristic value of the target soil.
また、本発明の土壌反力検出装置は、更に前記貫入部の前記対象となる土壌への貫入深さと、その貫入深さにおいて前記反力検出部で検出された反力値を対応付けて記憶する検出データ記憶部と、前記貫入部の所定の前記貫入深さにおいて前記反力検出部で検出された反力を算出して前記対象となる土壌の特性値とする特性値算出部と、を備えることを特徴とする。 The soil reaction force detection device of the present invention is further characterized by comprising a detection data storage unit that stores the penetration depth of the penetration part into the target soil in association with the reaction force value detected by the reaction force detection unit at that penetration depth, and a characteristic value calculation unit that calculates the reaction force detected by the reaction force detection unit at a predetermined penetration depth of the penetration part and sets the reaction force as a characteristic value of the target soil.
また、本発明の土壌反力検出装置は、更に前記貫入部の前記対象となる土壌への貫入深さと、その貫入深さにおいて前記反力検出部で検出された反力値を対応付けて記憶する検出データ記憶部と、前記反力検出部で検出された反力が所定の値に到達した際の前記貫入深さを算出して前記対象となる土壌の特性値とする特性値算出部と、を備えることを特徴とする。 The soil reaction force detection device of the present invention is further characterized by having a detection data storage unit that stores the penetration depth of the penetration part into the target soil in association with the reaction force value detected by the reaction force detection unit at that penetration depth, and a characteristic value calculation unit that calculates the penetration depth when the reaction force detected by the reaction force detection unit reaches a predetermined value and sets the calculated penetration depth as a characteristic value of the target soil.
また、本発明の土壌反力検出装置は、更に前記特性値と、土壌の評価値を対応付けた換算テーブルまたは換算式を記憶する換算ルール記憶部を備え、前記特性値算出部は、更に、前記換算テーブルまたは前記換算式を参照して、前記特性値から前記対象となる土壌の前記評価値を算出することを特徴とする。 The soil reaction force detection device of the present invention further includes a conversion rule storage unit that stores a conversion table or a conversion formula that associates the characteristic values with the evaluation values of the soil, and the characteristic value calculation unit further calculates the evaluation value of the target soil from the characteristic values by referring to the conversion table or the conversion formula.
また、本発明の土壌反力検出装置において、所定の前記実測区間は、前記貫入部が前記対象となる土壌への進入を開始してから移動途中までの初期区間が除外されることを特徴とする。 In addition, in the soil reaction force detection device of the present invention, the specified actual measurement section is characterized in that the initial section from when the penetration part starts to enter the target soil to when it is midway through its movement is excluded.
また、本発明の土壌反力検出装置は、更に前記移動機構を制御する移動機構制御部を備え、前記移動機構制御部は、前記反力検出部で所定の閾値以上の反力が検出されると、前記移動機構による前記貫入部の移動を停止させることを特徴とする。 The soil reaction force detection device of the present invention further includes a movement mechanism control unit that controls the movement mechanism, and the movement mechanism control unit stops the movement of the penetration part by the movement mechanism when the reaction force detection unit detects a reaction force equal to or greater than a predetermined threshold value.
また、本発明の土壌反力検出装置は、更に前記対象となる土壌の表面に対する前記軸方向の角度を検出する角度検出部と、前記角度検出部で検出された角度が、予め設定された90度を含む所定の範囲にない場合、外部にその旨を報知する報知部と、を備えることを特徴とする。
The soil reaction force detection device of the present invention is further characterized by having an angle detection unit that detects the angle of the axial direction relative to the surface of the target soil, and an alarm unit that notifies the outside if the angle detected by the angle detection unit is not within a predetermined range including a
また、本発明の土壌反力検出装置は、更に前記対象となる土壌の表面に対する前記軸方向の角度を検出する角度検出部と、前記角度検出部で検出された角度が、予め設定された90度を含む所定の範囲にない場合、前記移動機構を停止させる移動機構制御部と、を備えることを特徴とする。 The soil reaction force detection device of the present invention is further characterized by including an angle detection unit that detects the angle of the axial direction relative to the surface of the target soil, and a movement mechanism control unit that stops the movement mechanism if the angle detected by the angle detection unit is not within a predetermined range including a preset 90 degrees.
また、本発明の土壌反力検出装置は、更に鉛直方向に対する前記軸方向の角度を検出する角度検出部と、前記角度検出部で検出されたいずれかの角度を基準角度として設定する操作を受け付ける操作部と、前記角度検出部で検出された角度が、前記基準角度を含む所定の範囲にない場合、外部にその旨を報知する報知部と、を備えることを特徴とする。 The soil reaction force detection device of the present invention is further characterized by having an angle detection unit that detects the angle of the axial direction relative to the vertical direction, an operation unit that accepts an operation to set any of the angles detected by the angle detection unit as a reference angle, and an alarm unit that notifies an external device when the angle detected by the angle detection unit is not within a predetermined range including the reference angle.
また、本発明の土壌反力検出装置は、更に鉛直方向に対する前記軸方向の角度を検出する角度検出部と、前記角度検出部で検出されたいずれかの角度を基準角度として設定する操作を受け付ける操作部と、前記角度検出部で検出された角度が、前記基準角度を含む所定の範囲にない場合、前記移動機構を停止させる移動機構制御部と、を備えることを特徴とする。 The soil reaction force detection device of the present invention is further characterized by having an angle detection unit that detects the angle of the axial direction relative to the vertical direction, an operation unit that accepts an operation to set any of the angles detected by the angle detection unit as a reference angle, and a movement mechanism control unit that stops the movement mechanism when the angle detected by the angle detection unit is not within a predetermined range including the reference angle.
また、本発明の土壌反力検出方法は、軸方向の先端側から基端側に進むに従って前記軸方向に直交する自身の断面の断面積が増大する断面積増大部を有して少なくとも該断面積増大部が土壌に貫入される貫入部と、前記貫入部が土壌から受ける反力を検出する反力検出部と、前記軸方向に対して直交する接地基準面を画定する設置部と、を備える土壌反力検出装置を用いた土壌反力検出方法であって、検出開始前に、対象となる土壌の表面に前記設置部を当接させることで、前記対象となる土壌の表面と前記接地基準面が平行となり、前記貫入部の前記軸方向が前記対象となる土壌の表面に直交する検出姿勢を取るようにし、前記検出姿勢を維持したまま、前記断面積増大部を前記対象となる土壌の表面を通過させながら前記対象となる土壌内に進入させ、前記貫入部が受ける反力の増加状態を前記反力検出部で検出することを特徴とする。 The soil reaction detection method of the present invention is a soil reaction detection method using a soil reaction detection device that includes a penetration section having a cross-sectional area increasing section whose cross-sectional area perpendicular to the axial direction increases as it moves from the tip side to the base end side in the axial direction and in which at least the cross-sectional area increasing section penetrates into the soil, a reaction force detection section that detects the reaction force that the penetration section receives from the soil, and an installation section that defines a ground reference plane perpendicular to the axial direction, and is characterized in that before detection begins, the installation section is abutted against the surface of the target soil so that the surface of the target soil and the ground reference plane become parallel, and the axial direction of the penetration section takes a detection posture perpendicular to the surface of the target soil, and while maintaining the detection posture, the cross-sectional area increasing section is passed through the surface of the target soil and penetrates into the target soil, and the reaction force detection section detects the increasing state of the reaction force received by the penetration section.
また、本発明の土壌反力検出方法において、前記貫入部が移動する間の所定の区間である実測区間において、前記反力検出部で検出された反力の増加量、又は増加勾配を算出して前記対象となる土壌の特性値とすることを特徴とする。 The soil reaction force detection method of the present invention is also characterized in that the increase or increase gradient of the reaction force detected by the reaction force detection unit is calculated in a measured section, which is a predetermined section during the movement of the penetration part, and is used as a characteristic value of the target soil.
また、本発明の土壌反力検出方法において、前記貫入部が移動する間の所定の区間である実測区間において、前記反力検出部で検出された反力の積分値を算出して前記対象となる土壌の特性値とすることを特徴とする。 The soil reaction force detection method of the present invention is also characterized in that the integral value of the reaction force detected by the reaction force detection unit is calculated in a measured section, which is a predetermined section during the movement of the penetration part, and is used as the characteristic value of the target soil.
また、本発明の土壌反力検出方法において、前記貫入部が移動して達した前記貫入部の所定の貫入深さにおいて前記反力検出部で検出された反力を算出して前記対象となる土壌の特性値とする。 In addition, in the soil reaction force detection method of the present invention, the reaction force detected by the reaction force detection unit at a predetermined penetration depth reached by the movement of the penetration part is calculated and used as the characteristic value of the target soil.
また、本発明の土壌反力検出方法において、前記反力検出部で検出された反力が所定の値に達した際の貫入深さを算出して前記対象となる土壌の特性値とする。 In addition, in the soil reaction force detection method of the present invention, the penetration depth when the reaction force detected by the reaction force detection unit reaches a predetermined value is calculated and used as the characteristic value of the target soil.
本発明の土壌反力検出装置、及び土壌反力検出方法によれば、様々な条件下において、土壌の状態を容易に把握することができるという優れた効果を奏し得る。 The soil reaction force detection device and soil reaction force detection method of the present invention can provide the excellent effect of making it easy to grasp the state of the soil under various conditions.
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。図1~図15は発明を実施する形態の一例であって、図中、図1と同一の符号を付した部分は同一物を表わし、基本的な構成は図1に示すものと同様である。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the attached drawings. Figures 1 to 15 show an example of an embodiment of the invention, in which parts with the same reference numerals as in Figure 1 represent the same items, and the basic configuration is the same as that shown in Figure 1.
<全体構成>
本発明の実施の形態における土壌反力検出装置1は、土壌から受ける反力を検出して、土壌の状態を評価するものである。例えば、河川の法面に対して締固めを行った際、その法面に対応する土壌の締固め度合いを評価する際に、土壌反力検出装置1が用いられる。
<Overall composition>
The soil reaction force detection device 1 according to the embodiment of the present invention detects a reaction force from the soil and evaluates the condition of the soil. For example, when compacting the slope of a river, the soil reaction force detection device 1 is used to evaluate the degree of compaction of the soil corresponding to the slope.
本実施形態において土壌反力検出装置1は、図1に示すように、本体装置1Aと、本体装置1Aを制御する制御装置1Bと、を備える。制御装置1Bは、本体装置1Aから分離しており、通信線1Cを介して本体装置1Aに通信可能に接続される。なお、土壌反力検出装置1は、本体装置1Aと、制御装置1Bに区別されず、両者が一体型になったものであってもよい。
In this embodiment, the soil reaction force detection device 1 includes a
<本体装置>
まず、本体装置1Aについて説明する。本体装置1Aは、図1及び図2に示すように、貫入部2と、移動機構3と、位置検出部4と、反力検出部5と、移動機構保持部6と、設置部7と、角度検出部8と、把持部9と、を備える。
<Main unit>
First, the
<貫入部>
貫入部2は、対象となる土壌に貫入されるものである。本実施形態において貫入部2は、図1及び図2に示すように、先端に円錐状の円錐部20と、基部21と、を有する。
<Penetration section>
The penetrating
なお、円錐部20は、図2に示すように、貫入部2の中心軸22に沿う軸方向Aにおける貫入部2の先端部23側から基端部24側に進むに従って軸方向Aに直角な断面の面積が大きくなるようなもの(以下、断面積増大部と呼ぶ。)であれば、円錐状以外の別の形状にものに置き換えられてもよい。円錐状以外の別のものとして、円錐状以外の錐状(例えば、三角錐、四角錐等)の錐部、又は、自身の高さ方向の先端を除く錐状の一区間(部分錐)で構成される部分錐部で構成されてもよい。この断面積増大部は、貫入部2の軸方向の一部に形成されていても良く、その場所は問わない。
The
また、円錐部20(断面積増大部)は、貫入部2の先端まで到達していることが好ましく、更に、その最先端は平坦ではなく、尖っていることが好ましい。断面積増大部の先端が平坦であると、断面積増大部は、貫入当初からある程度の反力を受けてしまうため、先端を尖らせることにより貫入当初に断面積増大部が受ける反力を小さくするためである。これにより、断面積増大部の貫入をスムーズに行うことができる。一方で、貫入部2の先端は平坦であってもよい。また、貫入部2の最先端から一部の軸方向領域は、断面積増大部ではなく、断面積が一定の部材(例えば、円柱状の円柱部)、即ち、断面積固定部で構成されてもよい。この場合、断面積固定部の後方側に断面積増大分が連なることになる。以下において、貫入部2は、円錐部20を有するものとして説明するが、円錐部20を円錐部20以外の断面積増大部に置き換えても以下の説明は適用可能である。
It is also preferable that the cone section 20 (cross-sectional area increase section) reaches the tip of the
基部21は、円錐部20の基端部で円錐部20に連続する部分である。基部21は、円錐部20と一体形成されていてもよいし、円錐部20と分離可能に連結されていてもよい。基部21は、移動機構3と共に移動可能に移動機構3に連結される。
The
<移動機構>
移動機構3は、貫入部2の軸方向Aに沿って貫入部2を移動させて、貫入部2を土壌に貫入するものである。なお、後述するように、移動機構3は、移動機構制御部10の制御により貫入部2を少なくとも初期位置Kから終点位置Sまで移動(進行)させる。初期位置K、及び終点位置Sについては図4~図6を参照して後述する。本実施形態において移動機構3は、図2に示すように、回動源30と、ボールねじ機構31と、貫入側保持部32と、を有する。
<Moving mechanism>
The moving
回動源30は、例えば、ステッピングモータで構成され、制御装置1B(移動機構制御部10)で制御されて動作する。ボールねじ機構31は、図2に示すように、軸部310と、軸支持部311と、ナット部312と、を有する。
The
軸部310は、カップリング部33を介して回動源30に接続される。これにより、回動源30の回動力がカップリング部33を通じて軸部310に伝達される。軸支持部311は、軸受を有し、軸部310の中心軸が軸方向Aに沿って延在するような姿勢で軸部310を回動自在に支持する。軸部310は、軸部310の中心軸周りの外周面に(図示しない)螺旋溝を有する。ナット部312は、螺旋溝に収容された(図示しない)ボールを介して軸部310に螺合される。回動源30が回動すると、軸部310が回動すると共に、(図示しない)ボールが螺旋溝に沿って移動する。結果、ナット部312が軸方向Aに沿って軸部310に対して相対移動する。
The
貫入側保持部32は、貫入部2を保持しつつ、ナット部312と共に、軸方向Aに沿って軸部310に対して相対移動する。結果、回動源30が回動すると、ボールねじ機構31の動作を介して貫入側保持部32は、貫入部2と共に、軸方向Aに沿って移動する。
The penetration
貫入側保持部32は、図1に示すように、後述する移動機構保持部6(筐体60)の内周面に対向する自身の外周面に、軸方向Aに延在する案内溝320を有する。そして、移動機構保持部6(筐体60)は、図1に示すように、自身の内周面に案内溝320に向かって凸となって案内溝320に係合する係合部64を有する。貫入側保持部32は、案内溝320と係合部64が係合しつつ、移動するため、軸方向Aへの移動を保証されると共に、移動機構保持部6(筐体60)の中心軸61周りへの回動も規制される。
As shown in FIG. 1, the penetration
なお、移動機構3は、以上のような構成に限定されるものではなく、ボールねじではない通常のねじ機構、押圧源(例えば、油圧ポンプ等)、ピストン及びシリンダを有する直動機構で構成されてもよい。
The moving
<位置検出部>
位置検出部4は、例えば、貫入部2の位置を検出するものである。本実施形態において位置検出部4は、例えば、リニアエンコーダにより構成される。リニアエンコーダは、図1に示すように、スケール40と、スライダ41と、を備える。
<Position detection unit>
The
スケール40は、位置情報としての(図示しない)目盛り部を有する。そして、スケール40は、目盛り部が軸方向Aに沿って配列されるような姿勢で移動機構保持部6に設けられる。
The
スライダ41は、貫入側保持部32の外周面に設けられ、貫入側保持部32と共に軸方向Aに沿って移動する。つまり、スライダ41は、スケール40に対して相対移動する。そして、スケール40は、スライダ41の位置を検出して位置情報を移動機構制御部10に出力する。また、スライダ41をスケール40における位置情報としての目盛り部を読み取る読み取り部(読み取りセンサ)を有するように構成し、読み取り部で読み取った目盛り部の情報を移動機構制御部10に出力するように構成してもよい。移動機構制御部10は、出力された目盛り部の情報に基づいて、貫入部2の位置を把握して、移動機構3の動作を制御する。
The
<反力検出部>
反力検出部5は、貫入部2が対象となる土壌に貫入された際に、土壌から受ける反力を検出する。本実施形態において反力検出部5は、ロードセルにより構成される。ロードセルは、貫入部2の基端側と貫入側保持部32の先端側との間で両者に挟持される。これにより、貫入部2が土壌から反力を受けると、貫入部2と貫入側保持部32の間でロードセルは、圧縮力を受け、その圧縮力を貫入部2が土壌から受ける反力として検出する。
<Reaction force detection unit>
The reaction
<移動機構保持部>
移動機構保持部6は、移動機構3を保持するものである。本実施形態において移動機構保持部6は、図1に示すように、一方の底面側が開口し、他方の底面側が閉塞した筒状の筐体60で構成される。移動機構3は、軸部310の中心軸313が筐体60の中心軸61と同軸となるような姿勢で筐体60に収容される。また、貫入部2は、貫入部2の中心軸22が筐体60の中心軸61と同軸となりつつ、円錐部20が開口63側を向き、基部21が貫入側保持部32を向くような姿勢で筐体60に収容される。
<Movement mechanism holding unit>
The moving
移動機構3のうち、回動源30及び軸支持部311は、筐体60の内部において筐体60に固定される。ナット部312は、筐体60の内部において軸方向Aに移動自在に軸部310に螺合する。
Of the moving
また、貫入部2も筐体60の内部において軸方向Aに移動自在に貫入側保持部32に保持される。結果、筐体60の開口63を通じて貫入部2は、筐体60に対して出入りする。
The
<設置部>
設置部7は、対象となる土壌の表面900に設置されると、軸方向Aが対象となる土壌の表面900に直交するような姿勢を土壌反力検出装置1(貫入部2)に取らせる。軸方向Aが対象となる土壌の表面に直交すると、貫入部2の中心軸22、軸部310の中心軸313、及び筐体60の中心軸61も土壌の表面に直交する。
<Installation section>
When the
そして、設置部7は、軸方向Aにおける貫入部2が進行する側(先端側)に端部に接地平面70を有する。なお、土壌反力検出装置1では、便宜上、軸方向Aを基準として貫入部2が設けられる側を先端側とし、それとは反対側を基端側と適宜呼ぶこととする。接地平面70は、軸方向Aに対して直交しており、接地基準面Zを画定する。この接地基準面Zは、土壌反力検出装置1と土壌表面との相対位置(相対距離)及び/又は相対角度を決定する基準面となる。検出開始前に、対象となる土壌の表面900に接地平面70が平行な検出姿勢で当接するように設置部7が設置されると、接地基準面Zと土壌の表面900が平行となり、更に接地基準面Zと土壌の表面900の軸方向の相対位置(距離)が最終決定した状態(検出姿勢)となる。測定は、この検出姿勢を維持したまま、つまり、接地基準面Zと土壌の表面900の相対位置及び相対角度が変化しない状態を維持したまま行う。
The
環境によっては、軸方向Aが土壌の表面に対して直交するように土壌反力検出装置1を設置することは難しい場合がある。特に、図3(B)に示すように、土壌反力検出装置1を傾斜面に設置する場合、軸方向Aが傾斜面に対して直交するように作業者の感覚に頼って設置すると、誤差が生じる可能性がある。図3(A)に示すように、土壌表面が水平となる場合は、これに直交するように土壌反力検出装置1を作業者の感覚に頼って設置することは比較的容易であるが、それでも誤差が生じる場合もある。図3(A),(B)に示すように、接地基準面Zを画定する設置部7を用いれば、この設置部7を土壌の表面900に押し付けることで、傾斜面に対しても、水平面に対しても、軸方向Aが土壌の表面900と直交するように土壌反力検出装置1を設置できる。測定中の安定性の観点では、設置部7の接地平面70の面積を大きくすることが好ましく、例えば、この面積は15cm2以上が好ましく、より望ましくは25cm2以上とする。
Depending on the environment, it may be difficult to install the soil reaction force detection device 1 so that the axial direction A is perpendicular to the soil surface. In particular, as shown in FIG. 3(B), when the soil reaction force detection device 1 is installed on an inclined surface, if the operator installs the device so that the axial direction A is perpendicular to the inclined surface, an error may occur. As shown in FIG. 3(A), when the soil surface is horizontal, it is relatively easy to install the soil reaction force detection device 1 so that the axial direction A is perpendicular to the inclined surface, but an error may still occur. As shown in FIG. 3(A) and (B), by using the
また、貫入部2が初期位置Kに位置すると仮定した際において、接地平面70(接地基準面Z)は、貫入部2の先端部23と軸方向Aにおいて同位置か、又はそれよりも軸方向Aにおける貫入部2が進行する側(先端側)に位置する。なお、初期位置Kとは、貫入部2が進行を開始する前の基準となる貫入部2のスタート位置を指す。
In addition, assuming that the
また、本実施形態において接地平面70(接地基準面Z)は、図4(A)に示すように、移動機構保持部6(筐体60)の先端面62と同一平面である。この場合、移動機構保持部6(筐体60)の先端面62が接地平面70(接地基準面Z)を兼ねていると見做してもよい。また、接地平面70は、図4(B)に示すように、移動機構保持部6(筐体60)の先端面62よりも軸方向Aにおける貫入部2が進行する側(先端側)に位置してもよい。
In addition, in this embodiment, the ground plane 70 (ground reference plane Z) is flush with the
従って、対象となる土壌の表面900に接地平面70が平行になるように、設置部7が対象となる土壌の表面900に設置されると、貫入部2が対象となる土壌に貫入される前に接地基準面Zと土壌の表面900が平行となるので、軸方向Aが対象となる土壌の表面900に直交した状態となる。その検出姿勢を維持しつつ、移動機構3により本体装置1Aの軸方向Aにおける先端面(例えば、移動機構保持部6(筐体60)の先端面62、又は、設置部7の接地平面70:以下同様とする。)よりも引っ込んだ状態の貫入部2を進行させると、貫入部2が先端面から突出して、対象となる土壌に貫入する。
Therefore, when the
また、設置部7は、移動機構保持部6(筐体60)の先端近傍に設けられる。本実施形態において設置部7は、図1に示すように、筐体60の中心軸周りの筐体60の内周面又は外周面よりも径方向Rの外側に拡張する拡張部71で構成される。本実施形態において径方向Rは、軸方向Aに直交する方向である。なお、拡張部71は、移動機構保持部6(筐体60)と一体形成されてもよいし、別部材として分離可能に設けられてもよい。
The
本実施形態において拡張部71は円環状に形成される。なお、図1において、拡張部71は、筐体60の中心軸周りを連続して一周するリング形状(円環形状)のプレート材で構成される。土壌側の接地平面70を土壌の表面900に押し付けると、土壌の表面900と接地基準面Zの相対位置・相対角度が決定される。一方、この拡張部71はプレート構造に限られず、棒状のリング材としても良く、このリング材によっても、土壌の表面900と平行となるような接地基準面Zを画定できる。更に、本発明の拡張部71は、リング形状に限定されるものではなく、例えば図7(A),(B)に示すように、筐体60の中心軸周りに間隔を空けて複数の拡張片72配置された分散構造として構成されてもよい。各拡張片72には、それぞれ、土壌の表面に当接する接地平面片73が設けられる。拡張片72は3か所(3本脚)であることが好ましいが、2か所(二本脚)でもよく、4か所以上(4本脚以上)等で構成されても良い。複数の接地平面片73を結んで構成される仮想的な単一平面によって接地基準面Zが画定される。複数の接地平面片73の合計面積は、例えば、15cm2以上が好ましく、より望ましくは25cm2以上とする。
In this embodiment, the
<角度検出部>
角度検出部8は、鉛直方向(重力方向)に対する軸方向Aの角度を検出する。角度検出部8は、例えば、2軸傾斜センサで構成される。本実施形態において角度検出部8は、筐体60の内部において、回動源30よりも軸方向Aの基端側に設けられる。
<Angle detection unit>
The
本実施形態では、上記設置部7を用いて軸方向Aが傾斜面に対して直交するように土壌反力検出装置1を傾斜面に設置した際の鉛直方向に対する軸方向Aの角度を角度検出部8で検出して、その角度を基準角度として設定する。作業者は、貫入部2が土壌に貫入している間に角度検出部8で検出される角度をチェックしながら、把持部9を通じて土壌反力検出装置1の姿勢を微調整することができる。
In this embodiment, when the soil reaction force detection device 1 is installed on an inclined surface using the
また、角度検出部8は、対象となる土壌の表面に対する軸方向Aの角度を検出するように構成されてもよい。この場合、対象となる土壌の表面が傾斜面(法面)であっても、傾斜面(法面)を基準とした軸方向Aの角度を検出することができる。上記設置部7を用いても軸方向Aが傾斜面に対して直交するように土壌反力検出装置1を傾斜面に設置することが難しい場合でも、上記構成の角度検出部8があれば、その検出結果を用いて、土壌反力検出装置1の姿勢を微調整することができる。つまり、上記設置部7で大雑把に土壌反力検出装置1の姿勢を姿勢決めして、更に、角度検出部8の検出結果に基づいて微調整すれば、軸方向Aが対象となる土壌の表面に対して正確に直交するように、土壌反力検出装置1の姿勢を姿勢決めすることができる。
The
<把持部>
把持部9は、作業者により把持される部分である。把持部9は、図1に示すように、利用者の手による地面への押圧力(体重う)を受け止める受け面90を有する。本実施形態において把持部9は、移動機構保持部6(筐体60)から径方向Rに延在する2つの棒部により構成される。2つの棒部は、それぞれ受け面90を有する。この受け面90は、接地基準面Z(接地平面70)と平行、且つ、上方(本体装置1Aの後端方向)を向くことが好ましい。作業者は、2つの棒部を両手で把持して、受け面90に体重を加えることで、測定中、土壌反力検出装置1を、土壌の表面に押圧し続ける。この受け面90に作用させる押圧力によって、測定中、土壌反力検出装置1と土壌の相対位置の変化を抑制する。具体的には、接地基準面Zと土壌の表面900の相対距離及び/又は相対角度の変動を抑制する。なお、受け面90を設ける場所は、把持部9に限られず、例えば、移動機構3又は移動機構保持部6の後端部分に設けても良い。
<Grip part>
The gripping
<制御装置のハード構成>
次に、図8を参照して、制御装置1Bのハード構成について説明する。制御装置1Bは、図8に示すように、例えば、CPU101、RAM102、ROM103、記憶媒体104、無線通信インターフェース105と、アンテナ106と、有線通信インターフェース107と、コネクタ群108と、操作入力インターフェース109と、操作入力装置110と、表示制御部111と、表示装置112と、音声制御部113と、スピーカ114と、電源装置115と、バス116と、を有する計算機100により構成される。なお、図8中においてI/Fの表記は、インターフェースの略である。
<Control device hardware configuration>
Next, the hardware configuration of the
CPU101は、計算機100内の全体の処理を司るものであり、作業領域としてRAM102を使用する。ROM103には、例えば、計算機100を起動させるためのプログラムや、計算機100の基本的な動作を実現するオペレーティングシステム(OS)や、その他の様々なプログラムが書き込まれる。記憶媒体104は、様々なデータが記憶されるものであり、例えば、フラッシュメモリ等の読み書き可能な不揮発性メモリ、又は、ハードディスクドライブ(HDD)、又は、ソリッドステートドライブ(SSD)等により構成される。
The
無線通信インターフェース105は、外部装置(例えば、本体装置1A)との間で無線通信により送受信されるデータの変換処理(変調・復調)等を行うものであり、アンテナ106に接続される。アンテナ106は、外部から送信されるデータを受信して無線通信インターフェース105へ送る。また、アンテナ106は、無線通信インターフェース105から供給されるデータを外部へ送信する。
The
有線通信インターフェース107は、例えば、外部装置(例えば、本体装置1A)との間で有線通信により送受信されるデータの変換処理等を行うものであり、コネクタ群108に接続される。有線通信インターフェース107として、例えば、USB等のシリアルバス規格を用いたものが挙げられるが、これに限定されるものではない。その他の有線通信インターフェース107として、IEEE1394等のシリアルバス方式、SCSI等のパラレルバス方式を採用したものであってもよい。また、有線通信インターフェース107は、外部のネットワークに接続可能なものを含んでいてもよい。そのような有線通信インターフェース107の規格として、例えば、イーサネット(登録商標)(Ethernet)が一例として挙げられる。コネクタ群108は、複数のコネクタから成り、以上の通信規格に応じた形状になる。有線通信インターフェース107は、コネクタ群108中の各コネクタに応じたものを含む。
The
操作入力インターフェース109は、操作入力装置110からの操作信号を、バス116を通じてCPU101へ伝えるものである。操作入力装置110は、例えば、表示装置112の表示部分をタッチして入力するタッチパネル方式のものであってもよいし、ボタンを押して入力する方式のものであってもよいし、マウスで構成されてもよい。
The
表示制御部111は、CPU101の命令に従った表示を表示装置112にさせるものである。CPU101の命令は、バス116を通じて表示制御部111に伝えられる。表示装置112は、計算機100の本体に埋め込まれた液晶表示装置であってもよいし、計算機100の本体に接続される外部液晶モニタであってもよい。
The
音声制御部113は、CPU101の命令に従って、スピーカ114を通じて音声の出力を行うものである。CPU101の命令は、バス116を通じて音声制御部113に伝えられる。
The
電源装置115は、計算機100内の各部に電力を供給する。電源装置115は、例えば、充電可能な蓄電池で構成されてもよいし、外部電源から供給される電力を計算機100で使用可能な形態の電力に変換する回路により構成されてもよい。
The
具体的に計算機100は、例えば、専用のコンピュータにより構成されてもよいし、汎用のパソコン(デスクトップパソコン、ラップトップパソコン)により構成されてもよい。
Specifically, the
<制御装置の機能ブロック構成>
次に、図9を参照して、制御装置1Bについて説明する。制御装置1Bは、移動機構制御部10と、検出データ記憶部11と、換算ルール記憶部12と、特性値算出部13と、表示部14と、操作部15と、報知部16と、基準位置校正部17と、を備える。
<Function block configuration of the control device>
Next, the
<移動機構制御部>
移動機構制御部10は、移動機構3の動作を制御するものである。移動機構制御部10は、本体装置1Aに実装された位置検出部4での検出結果に基づいて、移動機構3を制御する。この際、初期位置Kからの移動量、土壌の表面900(接地基準面Z)を基準とした貫入深さ、反力検出部5から出力される反力を参照しながら制御することが好ましい。本実施形態において移動機構制御部10は、例えば、予め設定されている初期位置Kから終点位置Sまで、貫入部2が移動(進行)するように、移動機構3を制御する。
<Movement mechanism control unit>
The moving
なお、ここで、貫入部2が土壌から受ける反力が、反力検出部5から出力されるであろう位置を実測開始位置Jと定義する。実測開始位置Jでは、図5(B)に示すように、貫入部2の先端部23が対象となる土壌の表面900に達する。つまり、貫入部2の先端部23は、本体装置1Aの軸方向Aにおける先端面(図5(B)の接地平面70又は接地基準面Z)と同位置となる。
Here, the position at which the reaction force that the
また、実測開始位置Jとの関係で、初期位置Kにおいて貫入部2は、図5(A)に示すように、実測開始位置Jよりも軸方向Aにおける貫入部2が進行する側とは反対側(基端側)に位置してもよい。この場合における初期位置Kでは、貫入部2の先端部23は、当然に、接地平面70又は接地基準面Zよりも軸方向Aにおける貫入部2が進行する側とは反対側(基端側)に位置する。また、図5(B)に示すように、実測開始位置Jと初期位置Kを同位置に設定してもよい。
In addition, in relation to the actual measurement start position J, at the initial position K, the
実測開始位置Jから終点位置Sまでの移動量(ストローク量)は、例えば、10(mm)~200(mm)の範囲が好ましく、20(mm)~100(mm)がより好ましく、30(mm)~70(mm)の範囲が更に好ましい。本実施形態における土壌反力検出装置1は、土壌の表面、つまり、実測開始位置Jから上記範囲での土壌の表層の状態を評価するものであり、地中数メートル以上の土壌の状態を評価するものではない。また、本実施形態における土壌反力検出装置1は、簡易に土壌の状態を評価することを想定したものである。以上の理由から、上記移動量(ストローク量)は、上記の範囲が好ましい。ただし、土壌反力検出装置1は、地中数メートル以上の土壌の状態を評価するように構成されてもよく、その場合、上記移動量(ストローク量)は、それに応じたものであってもよい。また、基本的に、貫入部2の円錐部20の軸方向Aにおける軸長は、上記移動量(ストローク量)と同一か、又は、それよりも長い方が好ましい。
The amount of movement (stroke amount) from the actual measurement start position J to the end position S is preferably in the range of 10 (mm) to 200 (mm), more preferably 20 (mm) to 100 (mm), and even more preferably 30 (mm) to 70 (mm). The soil reaction force detection device 1 in this embodiment evaluates the state of the soil surface, that is, the surface layer of the soil in the above range from the actual measurement start position J, and does not evaluate the state of the soil several meters or more underground. In addition, the soil reaction force detection device 1 in this embodiment is intended to simply evaluate the state of the soil. For the above reasons, the above-mentioned range of the amount of movement (stroke amount) is preferable. However, the soil reaction force detection device 1 may be configured to evaluate the state of the soil several meters or more underground, and in that case, the above-mentioned amount of movement (stroke amount) may be accordingly. In addition, basically, it is preferable that the axial length in the axial direction A of the
図5(C)(D)に、貫入部2の移動経過時間と移動量の関係を示す。貫入部2を貫入させる速度は、図5(C)に示すように一定であることが好ましい。一定速度の方が土壌の経時変形度合いを客観的に評価できるからである。貫入部2を貫入させる速度として、例えば、0.1(mm/s)~10(mm/s)の範囲が好ましく、0.5(mm)~8(mm)がより好ましく、1(mm)~5(mm)の範囲が更に好ましい。なお、貫入速度は、なるべく遅い方が後述する反力検出部5により移動途中の各地点での反力を精度良く検出できるため、なるべく遅い方が好ましい。一方で、図5(D)に示すように、往復運動を繰り返しながら、貫入部2を深さ方向に進入させることも好ましい。このようにすると、退避タイミング(復路)中に、土中の砂利等に作用する圧力が一時的に開放されて移動できる。結果、進行中の貫入部2の先端部23が、特定の比較的大きな石にぶつかり続けることによる反力測定誤差を抑制できる。この場合は、点線で示されるように、深さ方向で重複移動する経路を除外した区間の実測データを利用すれば良い。
Figures 5(C) and (D) show the relationship between the elapsed time of the movement of the
本実施形態において終点位置Sでは、図6(A)に示すように、貫入部2の円錐部20の基端部24と、本体装置1Aの軸方向Aにおける先端面(接地平面70)が軸方向Aにおいて同位置となる。土壌との関係では、本実施形態において終点位置Sでは、貫入部2の円錐部20の先端部23から基端部24までが土壌に貫入された状態となる。なお、終点位置Sは、それに限定されるものではなく、図6(B)に示すように、貫入部2の円錐部20が途中まで土壌に貫入された位置であってもよい。この場合、貫入部2の円錐部20の基端部24は、本体装置1Aの軸方向Aにおける先端面(図6(B)では接地平面70)よりも軸方向Aにおける貫入部2が進行する側とは反対側(基端側)に位置する。また、終点位置Sにおける貫入部2の位置は、貫入部2の基部21の一部又は全部が土壌に貫入された際の貫入部2の位置であってもよい。しかし、この場合、貫入部2の基部21が土壌に貫入されない範囲を反力のデータを実測範囲とすることが好ましい。
In this embodiment, as shown in FIG. 6(A), at the end position S, the
移動機構制御部10は、主として、ROM103、又は記憶媒体104に記憶されるプログラムを計算機100のCPU101が実行することにより実現される。
The movement
<検出データ記憶部>
検出データ記憶部11は、貫入部2の土壌への貫入深さと、その貫入深さに対応する位置において反力検出部5で検出された反力値とを対応付けて記憶するものである。なお、貫入部2の貫入深さは、土壌の表面900を起点として貫入部2が貫入される深さを表すものである。
<Detection data storage unit>
The detection
(貫入深さの定義)
本実施形態において貫入深さは、実測開始位置Jを基準とした貫入部2の移動量(ストローク量)で把握される。移動機構制御部10は、位置検出部4の検出結果に基づいて実測開始位置Jを基準とした貫入部2の移動量(ストローク量)を通じて貫入深さを把握する。貫入深さの起点となる実測開始位置Jは、貫入部2の先端部23が接地平面70又は接地基準面Zと一致する位置と定義される。しかし、本発明はこれに限定されず、反力検出部5から反力値が出力された初期位置を、貫入部2の先端部23が土壌に最初に接した位置と仮定して、事後的に実測開始位置Jを定義しても良い。
(Definition of penetration depth)
In this embodiment, the penetration depth is grasped by the movement amount (stroke amount) of the
検出データ記憶部11は、主として、計算機100の記憶媒体104により実現される。
The detection
<換算ルール記憶部>
換算ルール記憶部12は、特性値算出部13で算出された特性値と、土壌の評価値を対応付けた換算テーブル、又は、特性値を土壌の評価値に換算する換算式を記憶する。土壌の評価値として、例えば、土壌の締固め度合いや硬度を評価するものが挙げられる。土壌の締固め度を評価するものとして、例えば、締固め度、CBR値、コーン指数等が挙げられるが、これらは一例であって、その他のものであってもよい。土壌の硬さを評価するものとして、山中式土壌硬度計法による土壌硬度が挙げられる。
<Conversion rule storage unit>
The conversion
換算テーブルは、図10(A)に示すように、特性値Anと、特性値Anに対応付けられた土壌の評価値Bnで構成されるものが一例として挙げられる。また、換算式は、反力の変化の度合い(特性値)と締固め度(評価値)の相関関係式や、反力の変化の度合い(特性値)とCBR値(評価値)の相関関係式や、反力の変化の度合い(特性値)とコーン指数(評価値)の相関関係式等が挙げられる。 As shown in FIG. 10(A), an example of a conversion table is one that is composed of characteristic values An and soil evaluation values Bn that correspond to the characteristic values An. In addition, examples of conversion formulas include a correlation formula between the degree of change in reaction force (characteristic value) and the compaction degree (evaluation value), a correlation formula between the degree of change in reaction force (characteristic value) and the CBR value (evaluation value), and a correlation formula between the degree of change in reaction force (characteristic value) and the cone index (evaluation value).
<特性値算出部>
特性値算出部13は、貫入部2が実測開始位置Jから終点位置Sに達するまでの全区間における所定の区間(以下、実測区間と呼ぶ。)において、反力検出部5で検出された反力の増加量、増加勾配(反力の変化の度合い)、反力の積分値、判定基準反力に到達する際の貫入深さ、判定基準貫入深さに到達する際の反力、実測区間内の最大反力等を算出して土壌の特性値としてもよい。実測区間は、実測開始位置Jから終点位置Sまでの全区間であってもよいし、一部区間であってもよい。
<Characteristic value calculation section>
The characteristic
図10(B)における貫入部2の土壌への貫入深さと貫入部2が土壌から受ける反力のグラフに示すように、貫入深さを基準として上記全区間を初期貫入区間、中間貫入区間、終期貫入区間に分けることがきる。土壌の初期貫入区間に対応する位置には、検出場所によっては石があったり穴があったりすることがある。石があったり穴があったりするような検出場所の初期貫入区間では、貫入部2が受ける反力が想定外の大きさになるおそれがある。このため、初期貫入区間では、検出場所によって、貫入部2が受ける反力の誤差が大きくなることがあり得る。このような初期貫入区間を上記一部区間に含めると、特性値の信頼性が低くなる。このため、実測区間から、初期貫入区間が除外されてもよい。
As shown in the graph of the penetration depth of the
また、後述するが、貫入部2が受ける反力が、反力検出部5の許容範囲を超えると故障する可能性がある。そこで、反力検出部5で検出される反力が、上限閾値を超えた場合に、貫入部2の進行を強制停止するように構成される。この場合、土壌の終期貫入区間に対応する位置の後半側では、貫入部2の進行が強制停止されて、反力の測定が中断される。このため、予定している終点位置Sを含む終期貫入区間には測定不能区間が含まれ得る。この場合、実測区間から、終期貫入区間の全体を除外するか、または、測定不能区間のみを除外することが好ましく、特性値の信頼性を高めることが出来る。従って、上記実測区間は、中間貫入区間とすることも好ましい。
As will be described later, if the reaction force received by the
なお、初期貫入区間とは、実測開始位置Jを起点として貫入部2が貫入し始める初期段階の区間である。全区間長を40(mm)とした場合、初期貫入区間は、例えば、全区間のうち、0~10(mm)の区間となる。終期貫入区間とは、貫入部2の貫入がもうすぐ終了する終期段階の区間である。全区間長を40(mm)とした場合、終期貫入区間は、例えば、全区間のうち、30~40(mm)の区間となる。この場合、中間貫入区間は、全区間のうち、10~30(mm)の区間となる。
The initial penetration section is the section in the initial stage where the
また、上記説明では、貫入深さを基準に区間を分割して実測区間を決定する場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば図10(B)の鎖線に示すように、縦軸となる反力を基準として上記全区間を、初期反力区間、中間反力区間、終期反力区間に分け、この中から実測区間を決定することがきる。最大測定反力を1200(dN)とした場合、初期反力貫入区間は、例えば、全区間のうち、0~300(dN)の区間となり、終期反力区間とは、例えば800~1200(dN)の区間となり、中間貫入区間は300~800(dN)の区間となる。以降において、初期貫入区間又は初期反力区間を「初期区間」、中間貫入区間又は中間反力区間を「中間区間」、終期貫入区間又は終期反力区間を「終期区間」と称する場合がある。 In the above description, the case where the section is divided based on the penetration depth and the actual measurement section is determined is exemplified, but the present invention is not limited to this. For example, as shown by the dashed line in FIG. 10(B), the entire section can be divided into an initial reaction section, an intermediate reaction section, and a final reaction section based on the reaction force on the vertical axis, and the actual measurement section can be determined from among these. If the maximum measured reaction force is 1200 (dN), the initial reaction penetration section is, for example, the section of 0 to 300 (dN) of the entire section, the final reaction section is, for example, the section of 800 to 1200 (dN), and the intermediate penetration section is the section of 300 to 800 (dN). Hereinafter, the initial penetration section or initial reaction section may be referred to as the "initial section", the intermediate penetration section or intermediate reaction section may be referred to as the "intermediate section", and the final penetration section or final reaction section may be referred to as the "final section".
実測データは、貫入部2の実測開始位置Jからの移動量(貫入深さ)と、これに連動して貫入部2が土壌から受ける反力の2つのデータ群から構成される。特性値算出部13は、反力の増加量を特性値として採用する場合、実測区間における反力の増加量により表すことができる。特性値算出部13は、反力の増加勾配(特性値)を特性として採用する場合、貫入深さと反力の2値を変数とする関数の、実測区間における関数の傾き、又は、それに相当するものにより表すことができる。関数の傾きに相当するものとして、例えば、実測区間における始端と終端を直線で結んだ直線の傾きや、実測区間における測定プロットを直線又は曲線で近似した際のその直線又は曲線の傾き等が挙げられる。
The actual measurement data consists of two data groups: the amount of movement (penetration depth) of the
また、特性値算出部13は、貫入部2が移動する間の所定の実測区間において、反力検出部5で検出された反力の積分値を算出して該土壌の特性値としてもよい。この場合も所定の実測区間は、上記と同様である。また、所定の実測区間において、反力検出部5で検出された反力の積分値は、図10(B)の貫入深さと貫入部2が土壌から受ける反力のグラフに示すように、例えば、中間区間(中間貫入区間又は中間反力区間)において貫入深さと反力の関係を表す曲線と、貫入深さを表す横軸との間の面積で表される。
The characteristic
また、特性値算出部13は、貫入部2が所定の貫入深さ(判定基準貫入深さ)に到達した際に反力検出部5で検出された反力を算出して土壌の特性値としてもよい。判定基準貫入深さは、貫入部2の移動途中における所定の貫入深さであれば任意に設定でき、例えば、初期区間を除いた範囲内における図10(B)の線分K1に示される25(mm)の位置に設定できる。結果、判定基準貫入深さとしての線分K1に相当する深さに到達する際に検出される反力H1が特性値となる。
The characteristic
更に特性値算出部13は、反力検出部5で検出された反力が所定値(判定基準反力)に到達した際の貫入部2の貫入深さを算出して土壌の特性値としてもよい。判定基準反力は任意に設定でき、例えば、初期反力区間を除いた範囲内においける図10(B)の線分H2に示される400(dN)に設定できる。結果、判定基準反力としての線分H2に相当する反力値に到達する際の貫入深さK2が特性値となる。なお、この判定基準反力は、反力検出部5で測定する反力上限値としても良く、その場合は、検出動作の強制終了時の貫入部2の貫入深さとなる。その他にも、特性値算出部13は、実測区間における反力検出部5で検出される最大反力を特性値としてもよい。
Furthermore, the characteristic
更に、特性値算出部13は、上記各種特性値を組み合わせて最終的な特性値を算出しても良い。例えば、判定基準貫入深さにおける反力H1と、反力増加量・増加勾配・積分値のいずれかとの比率を、最終的な特性値としてもよい。
Furthermore, the characteristic
そして、特性値算出部13は、更に、上記換算テーブル、又は上記換算式を参照して、特性値から評価値を算出する。これにより、対象となる土壌の状態を把握することができる。
The characteristic
特性値算出部13は、主として、ROM103、又は記憶媒体104に記憶されるプログラムを計算機100のCPU101が実行することにより実現される。
The characteristic
<表示部>
表示部14は、各種の情報を表示する。各種の情報として、例えば、角度検出部8で検出された角度、反力検出部5で検出された反力の値、貫入部2の土壌に対する貫入量、予め設定された貫入部2の貫入速度等が挙げられる。
<Display section>
The
表示部14は、主として、表示制御部111及び表示装置112により実現される。
The
<操作部>
操作部15は、各種の操作を受け付けるものである。各種の操作として、例えば、反力検出動作の開始の操作、反力検出動作の終了の操作、初期位置Kへ貫入部2を復帰させる復帰操作、貫入部2の貫入速度の設定操作、貫入部2の土壌に対する貫入量の設定操作、評価値に関する設定操作、基準角度の設定操作等が挙げられる。なお、評価値に関する設定操作では、上記において挙げたいずれを評価値とするかを設定する。また、基準角度の設定操作では、予め鉛直方向に対する軸方向Aの角度を基準角度として設定してもよいし、上記設置部7を用いて軸方向Aが傾斜面に対して直交するように土壌反力検出装置1を傾斜面に設置した際に角度検出部8で検出された角度を基準角度として設定してもよい。
<Operation section>
The
操作部15は、主として、操作入力インターフェース109及び操作入力装置110により実現される。
The
<報知部>
報知部16は、角度検出部8で検出された角度が設定された基準角度を含む所定の範囲にない場合、外部にその旨を報知するものである。報知態様として、例えば、音でその旨を知らせたり、表示部14にその旨の警告を表示させたりすることが挙げられる。また、設定された基準角度を含む所定の範囲の角度とは、例えば、設定された基準角度から±5度の範囲が一例として挙げられる。設定された基準角度を含む所定の範囲は、操作部15で設定可能であるように構成されてもよい。
<Notification Department>
The
また、角度検出部8が、土壌の表面に対する軸方向Aの角度を直接検出するように構成された場合、角度検出部8で検出されたその角度が、予め設定された90度(土壌平面に対して垂直)を含む所定の範囲にない時に外部にその旨を報知できる。例えば、90度を含む所定の範囲とは、85度~95度が一例として挙げられる。そして、報知を判断する上記所定の範囲も、操作部15で設定可能であるように構成されてもよい。
In addition, if the
報知部16は、主として、ROM103、又は記憶媒体104に記憶されるプログラムを計算機100のCPU101が実行して、実行結果を音声制御部113及びスピーカ114を通じて音を出力したり、又は、表示制御部111及び表示装置112を通じて出力したりすることにより実現される。
The
<基準位置校正部>
基準位置校正部17は、位置検出部4の出力によって判定される貫入部2の実測開始位置J(これは接地基準面Zや接地平面70と定義することもできる)を校正する。移動機構制御部10で予め認識された貫入部2の実測開始位置Jがずれた場合、貫入部2の実測開始位置Jを校正する必要がある。本実施形態では、貫入部2の実測開始位置Jは、初期位置Kと同位置であるものとして、同時に初期位置Kも校正される場合について説明する。
<Reference position calibration unit>
The reference
実測開始位置Jを校正する場合、例えば、硬い平板170を用意する。そして、図11(A)に示すように、貫入部2の先端部23が、本体装置1Aの軸方向Aにおける先端面(図11(A)では、接地平面70)よりも引っ込んだ位置に貫入部2を移動させる。その状態で、硬い平板170に対して、接地平面70が当接するように土壌反力検出装置1を設置して、把持部9に押圧力を加えて、土壌反力検出装置1を硬い平板170に押圧した状態にする。
When calibrating the actual measurement start position J, for example, a hard
次に、移動機構3により貫入部2を進行させる。当然ながら、図11(B)に示すように、貫入部2の先端部23が硬い平板170に接触するまでは、反力検出部5は、反力を検出しない。図11(C)に示すように、貫入部2が距離L移動して、貫入部2の先端部23が硬い平板170に接触すると、反力を検出する。その反力を検出した際に、位置検出部4で検出される出力値(位置データ)が、校正後の実測開始位置J(接地平面70の位置、接地基準面Zの位置)及び初期位置Kとなる。基準位置校正部17は、その位置を記憶し、移動機構制御部10に伝える。これにより、移動機構制御部10は、貫入部2の実測開始位置J及び初期位置Kを正しく把握することができる。
Next, the
なお、貫入部2の接地基準面Z、実測開始位置J、初期位置K等を、接地平面70よりも軸方向Aの基端側に引っ込んだ位置に設定する場合は、移動機構保持部6(筐体60)の内部に挿入可能な形状・大きさを有する硬い平板を移動機構保持部6(筐体60)の内部に挿入して、上記と同様の手順で、貫入部2の先端を平板に当接させればよい。
When the ground reference plane Z, actual measurement start position J, initial position K, etc. of the
<土壌反力検出装置の動作>
次に、図12を参照して、土壌反力検出装置1を用いた土壌反力検出方法について説明する。まず、図12(A)に示すように、作業者は、(図示しない)把持部9を把持して、貫入部2が初期位置Kに位置する状態で、対象となる土壌の表面900に対して設置部7の接地平面70が平行になるように、土壌反力検出装置1を対象となる土壌の表面900に設置する(設置ステップ)。これにより、土壌反力検出装置1(貫入部2)は、対象となる土壌の表面900に対して軸方向Aが直交した姿勢となる。なお、図12(A)において初期位置Kにおいて貫入部2の先端部23は、本体装置1Aの軸方向Aにおける先端面(例えば、移動機構保持部6(筐体60)の先端面62、設置部7の接地平面70、接地基準面Z)と軸方向Aにおいて同位置にあると共に、対象となる土壌の表面900と同位置にある。
<Operation of the soil reaction force detection device>
Next, referring to FIG. 12, a soil reaction detection method using the soil reaction detection device 1 will be described. First, as shown in FIG. 12(A), the operator grasps the gripping portion 9 (not shown) and installs the soil reaction detection device 1 on the
そして、鉛直方向(重力方向)に対する軸方向Aの角度が角度検出部8で検出され、その角度は表示部14に表示される(角度検出ステップ)。操作部15に対して対応する操作を行い、表示部14に表示された角度を基準角度として設定する。それ以降は、軸方向Aの角度が基準角度を含む所定の範囲にない場合、報知部16により外部に報知される(報知ステップ)。
The angle of axial direction A relative to the vertical direction (gravity direction) is then detected by
また、角度検出部8が対象となる土壌の表面に対する軸方向Aの角度を検出するように構成された場合、対象となる土壌の表面900に対する軸方向Aの角度が角度検出部8で検出され、その角度は表示部14に表示される(角度検出ステップ)。この際、対象となる土壌の表面900に対する軸方向Aの角度が、90度を含む所定範囲(例えば、85度~95度)にない場合、報知部16により外部に報知される(報知ステップ)。上記いずれの場合でも、表示部14に表示される角度を見ながら、土壌反力検出装置1(貫入部2)の姿勢を作業者が調整して、土壌反力検出装置1(貫入部2)の姿勢を決定する。
In addition, when the
土壌反力検出装置1(貫入部2)の上記姿勢を維持した状態で、操作部15に対して反力検出動作の開始の操作が行われると、移動機構制御部10は、移動機構3を動作させ、初期位置Kに位置する貫入部2が進行を開始する(貫入部移動(進行)ステップ)。なお、反力検出動作の開始の操作が行われた際、位置検出部4で貫入部2の現在位置が検出されるが、貫入部2が初期位置Kに位置しない場合、移動機構制御部10は、位置検出部4における検出結果に基づいて、移動機構3により貫入部2を初期位置Kに移動させる(位置復帰ステップ)。
When the
作業者は、貫入部2が進行を開始した後に、土壌から受ける反力により設置部7が土壌から浮いたり、土壌反力検出装置1(本体装置1A)の姿勢が崩れたりしないように、把持部9の受け面90に対して、例えば、5~10(kgf)程度の押圧力を与える。なお、図13に示すように、移動機構保持部6(筐体60)と設置部7の間に加わる荷重を検出する荷重検出部18が土壌反力検出装置1(本体装置1A)に追加されてもよい。もし、設置部7が土壌から浮いた場合や土壌反力検出装置1(本体装置1A)の姿勢が崩れた場合、移動機構保持部6(筐体60)と設置部7の間に加わる荷重は、小さくなる。このため、移動機構保持部6(筐体60)と設置部7の間に加わる荷重が所定の閾値よりも小さくなった場合、その旨を表示部14に表示させるか、又は、報知部16によりその旨を外部に報知させる。
After the
また、荷重検出部18に代えて、又は、追加して距離検出部19が土壌反力検出装置1(本体装置1A)に設けられてもよい。距離検出部19は、移動機構保持部6(筐体60)、又は設置部7に設けられる。もし、設置部7が土壌から浮いた場合や土壌反力検出装置1(本体装置1A)の検出姿勢が崩れた場合、距離検出部19で検出される距離が変化する。換言すると、接地基準面Zと土壌の表面900の相対位置及び/又は相対角度が変化したことを意味する。距離検出部19で検出される距離が予め設定された範囲を超えた場合、設置部7が土壌から浮いり、土壌反力検出装置1(本体装置1A)の姿勢が大きく崩れたものとして、その旨を表示部14に表示させるか、又は、報知部16によりその旨を外部に報知させる。
Also, instead of or in addition to the
そして、貫入部2が進行して、貫入部2の先端部23が土壌の表面に接触すると、貫入部2は、実測開始位置Jに達する。図12(B)に示すように、貫入部2の先端部23は、尖っているため、スムーズに実測開始位置Jを通過して土壌に貫入でき、移動機構3によりどんどん土壌の奥に進行する。この間、反力検出部5において貫入部2が土壌から受ける反力が連続、又は、一定間隔を開けて不連続に検出される(反力検出ステップ)。つまり、貫入部2が土壌の表面900を通過しながら土壌内に進入している間の反力が反力検出部5で検出される。結果、貫入部2が土壌から受ける反力の増加状態を把握することができる。検出された反力は、例えば、貫入部2の貫入深さと紐付けられて、順次、検出データ記憶部11で記憶される。
Then, when the penetrating
なお、貫入部2が移動している最中に、土壌反力検出装置1(貫入部2)が、軸方向Aの角度が基準角度を含む所定の範囲から外れるような姿勢になった場合、又は、土壌反力検出装置1(貫入部2)が、対象となる土壌の表面900に対する軸方向Aの角度が90度を含む所定範囲から外れるような姿勢になった場合、そのことが角度検出部8で検出され、報知部16によりその旨、報知される(報知ステップ)。報知されたら、原則として、土壌から受ける反力の検出動作をやり直すことが好ましい。
In addition, if the soil reaction force detection device 1 (penetration part 2) assumes a position such that the angle of the axial direction A falls outside a predetermined range including the reference angle while the
ただし、報知されたら、移動機構制御部10は、移動機構3による貫入部2の進行を一時停止させてもよい。この場合、作業者は、表示部14に表示される角度を見ながら、土壌反力検出装置1(貫入部2)の姿勢を調整して、土壌反力検出装置1(貫入部2)の姿勢を修正する。そして、土壌反力検出装置1(貫入部2)の姿勢が所定範囲内になると、再度、移動機構制御部10は、移動機構3による貫入部2の進行を開始させるか、又は、操作部15に対して開始操作を行い、移動機構3による貫入部2の進行を開始させてもよい。これにより、土壌反力検出装置1(貫入部2)の姿勢が崩れても、土壌から受ける反力の検出動作をやり直すことなく、継続することができる。
However, when the notification is given, the moving
そして、位置検出部4で貫入部2が終点位置Sに達したことが検出されると、移動機構制御部10は、移動機構3による貫入部2の移動を停止させる。これにより、貫入部移動(進行)ステップは終了する。なお、図12(C)に示すように、本実施形態における終点位置Sでは、貫入部2における円錐部20の基端部24と、接地平面70又は移動機構保持部6(筐体60)の先端面62が軸方向Aにおいて同位置になる。つまり、円錐部20全体が土壌に貫入した状態になる。
When the
更に、貫入部2が上記終点位置Sに達する前であっても、反力検出部5において所定の上限閾値を超えた反力が検出されると、移動機構制御部10は、移動機構3による貫入部2の移動を強制停止させる。反力検出部5がロードセルで構成される場合、ロードセルに大きな反力が加わると、ロードセルが故障するおそれがあり、それを防止するためである。大きな反力が加わって故障するおそれがあるその他の反力検出部5でも同様である。つまり、終点位置Sの概念には、軸方向Aにおける円錐部20の途中が、接地平面70や移動機構保持部6(筐体60)の先端面62と同位置になる場合を含む。
Furthermore, even before the
これにより、対象となる土壌に対する反力の検出動作は終了する。その後、操作部15に対して反力検出動作の終了の操作が行われると、移動機構制御部10は、移動機構3を動作させて、貫入部2を後退させて、初期位置Kに復帰させる。
This ends the reaction force detection operation for the target soil. When an operation to end the reaction force detection operation is then performed on the
また、対象となる土壌に対する反力の検出が終了すると、特性値算出部13で、特性値が算出され、更に、特性値からその土壌の状態を評価する評価値が算出される。例えば、反力検出部5で検出された反力の増加量、増加勾配(反力の変化の度合い)、反力の積分値、判定基準反力に到達する際の貫入深さ、判定基準貫入深さに到達する際の反力、実測区間内の最大反力等を算出して土壌の特性値とできる。特性値に基づく評価値の算出方法は、換算テーブルや換算式等で予め設定可能である。そして、これらの特性値や評価値は、表示部14に表示される。
Furthermore, when detection of the reaction force for the target soil is completed, the characteristic
以上のように、本土壌反力検出方法では、貫入部2の土壌に貫入させる部分は、円錐部20のように、貫入が進むに従って軸方向Aに直交する断面の断面積が大きくなるように構成される。つまり、本土壌反力検出方法では、貫入部2が進行するに従って土壌に対向する貫入部2の対向面積が増大するようにしている。しかも、原則として、本土壌反力検出方法では、円錐部20の先端部23から基端部24まで一定の貫入速度で土壌に貫入させ、この際に土壌から受けた貫入部2の反力を連続、又は不連続に検出し、その反力データの一部、又は全部を用いて土壌に関する評価値を算出する。
As described above, in this soil reaction detection method, the portion of the penetrating
なお、本発明の実施形態における土壌反力検出装置1を用いて土壌の状態を評価する場合、図14(A)に示すように、対象となる土壌910に関して、検出場所を変えて、複数回、反力の検出動作を行うことが好ましい。つまり、対象となる土壌910の検出場所911~919において反力の検出動作を行う。そして、図14(B)に示す検出場所911~919において算出された複数の特性値又は評価値の平均値を、土壌910に関する正規の特性値又は評価値と見做す。複数の特性値又は評価値の平均値を算出する際、複数の特性値又は評価値C1~C9のうち、少なくとも最大値となる評価値C2及び/又は最小値となる評価値C7を除いて、残りのデータから平均値を算出してもよい。
When evaluating the condition of soil using the soil reaction detection device 1 according to the embodiment of the present invention, it is preferable to perform the reaction detection operation multiple times for the
<土壌反力検出装置を用いた検証1>
本願発明者は、用意した土壌に対して締固めを行った。その際、締固めの度合いが一番強い第一土壌試料D1、締固めの度合いが二番目に強い第二土壌試料D2、締固めの度合いが一番弱い第三土壌試料D3を設けた。
<Verification 1 using a soil reaction force detection device>
The inventors of the present application compacted the prepared soils, preparing a first soil sample D1 which was the most compacted, a second soil sample D2 which was the second most compacted, and a third soil sample D3 which was the least compacted.
そして、第一土壌試料D1、第二土壌試料D2、第三土壌試料D3それぞれに対して、検出場所を変えて、本実施形態における土壌反力検出装置1を用いて土壌から受ける反力をそれぞれ3回ずつ検出した。例えば、第一土壌試料D1に対しては、図15に示すように、検出地点D11、検出地点D12、検出地点D13において、本実施形態における土壌反力検出装置1を用いて土壌から受ける反力を合計で3回検出した。第二土壌試料D2、第三土壌試料D3に対しても同様である。 Then, for each of the first soil sample D1, the second soil sample D2, and the third soil sample D3, the reaction force received from the soil was detected three times using the soil reaction detection device 1 of this embodiment at different detection locations. For example, for the first soil sample D1, as shown in FIG. 15, the reaction force received from the soil was detected a total of three times using the soil reaction detection device 1 of this embodiment at detection points D11, D12, and D13. The same was true for the second soil sample D2 and the third soil sample D3.
その結果をグラフにしたものを図16(A),(B)に示す。なお、円錐部20の軸方向Aにおける長さは、40(mm)であるため、円錐部20の移動量(ストローク量)は、40(mm)となる。また、図16(A)は、貫入速度5(mm/s)で貫入部2を移動させた際の結果であり、図16(B)は、貫入速度1(mm/s)で貫入部2を移動させた際の結果である。そして、反力検出部5としてのロードセルの故障を防止するため、反力が1000(dN)を超えた場合に貫入部2の移動を停止するように設定した。また、図16(A),(B)のグラフにおいて、横軸は、初期位置Kを基準とした貫入部2の貫入深さ(実測開始位置Jを起点としたストローク量)であり、縦軸は、貫入部2の貫入深さに相当する位置で貫入部2が受けた反力である。また、図16(A),(B)のグラフにおいて、細点線は、第一土壌試料D1に対する結果を表すものであり、太点線は、第二土壌試料D2に対する結果を表すものであり、太実線は、第三土壌試料D3に対する結果を表すものである。
The results are shown in graphs in Fig. 16(A) and (B). The length of the
貫入速度が速い図16(A)の方が、貫入速度が遅い図16(B)に比べて反力にばらつきがあるものの、例えば、貫入部2の貫入深さ(実測開始位置Jを起点としたストローク量)が20(mm)~30(mm)の区間では、概ね、第一土壌試料D1、第二土壌試料D2、第三土壌試料D3の順にグラフの傾き(増加量、又は増加勾配)が大きい。また、グラフの傾き(増加量、又は増加勾配)が大きいということは、貫入部2の貫入深さ(実測開始位置Jを起点としたストローク量)が20(mm)~30(mm)の区間では、積分値も大きくなると推定できる。従って、グラフの傾き(増加量、又は増加勾配)や積分値で各土壌の状態を評価することができる。 Although there is more variation in the reaction force in FIG. 16(A), where the penetration speed is fast, compared to FIG. 16(B), where the penetration speed is slow, for example, in the section where the penetration depth of the penetration part 2 (stroke amount starting from the actual measurement start position J) is 20 (mm) to 30 (mm), the slope of the graph (increase amount, or increase gradient) is generally greater for the first soil sample D1, the second soil sample D2, and the third soil sample D3 in that order. Also, since the slope of the graph (increase amount, or increase gradient) is greater, it can be inferred that the integral value will also be greater in the section where the penetration depth of the penetration part 2 (stroke amount starting from the actual measurement start position J) is 20 (mm) to 30 (mm). Therefore, the condition of each soil can be evaluated from the slope of the graph (increase amount, or increase gradient) and the integral value.
なお、第一土壌試料D1、第二土壌試料D2、第三土壌試料D3それぞれにおける貫入部2の貫入深さ(例えば、25(mm)、40(mm)等)での反力により各土壌の状態を評価してもよい。所定の貫入深さとして、どの部分を取るかは、適宜設定することができる。
The state of each soil may be evaluated based on the reaction force at the penetration depth (e.g., 25 mm, 40 mm, etc.) of the
<土壌反力検出装置を用いた検証2>
次に、本願発明者は、締固めの度合いが異なる第一~第八土壌試料を用意した。第一~第七土壌試料は、粉砕して2(mm)の篩を通した一定粒径以下のベントナイト砕石、又は赤土を円筒容器に入れて構成した。そして、第一土壌試料は、円筒容器内の土壌試料に対して全く圧縮を加えていない。第二~第七土壌試料は、円筒容器内の土壌試料に対する圧縮度合いを変えている。第二~第七土壌試料の順に、圧縮度合いを強くしている。そして、第一~第七土壌試料それぞれの硬度を、図17に示す、土壌硬度計800を用いた山中式土壌硬度計法により測定しつつ、土壌反力検出装置1を用いて第一~第七土壌試料それぞれにおける反力の検出を行った。
<
Next, the inventors prepared first to eighth soil samples with different degrees of compaction. The first to seventh soil samples were prepared by crushing bentonite crushed stone or red soil of a certain particle size or less that had been passed through a 2 mm sieve and placing it in a cylindrical container. The first soil sample was not compressed at all in the cylindrical container. The second to seventh soil samples were compressed to different degrees in the cylindrical container. The compression degrees increased in the order of the second to seventh soil samples. The hardness of each of the first to seventh soil samples was measured by the Yamanaka soil hardness meter method using the
なお、土壌硬度計800は、土壌から受ける荷重に応じてコイルバネ830によりケース820の軸方向に変位可能なコーン810を有する。そして、コイルバネ830の縮みに従って移動するスケール840を有する。スケール840の表面には、指標硬度(mm)や圧入抵抗(kPa)が目盛りとして刻まれている。図17(A)~(C)に示すように、土壌硬度計800を用いた山中式土壌硬度計法では、ケース820の先端821が土壌の表面900に接触するまで、土壌硬度計800の先端のコーン810を、円筒容器に収容された土壌の中心領域M(図17(D)参照)に貫入させる。この際のコイルバネ830の縮みに従って移動したスケール840の目盛りを読み取って、その土壌の指標硬度(mm)や圧入抵抗(kPa)が決定される。本検証において、土壌硬度計800は、大起理化工業株式会社製のDIK5-5553プッシュコーンを用いた。また、土壌硬度計800のコーン810及び土壌反力検出装置1の円錐部20は、互いに同じ大きさ・形状であり、双方とも軸方向Aにおける長さが40(mm)で、底面半径が9(mm)で、頂角が25.20度とした。また、土壌硬度計800のコイルバネ830のバネ強度は、土壌硬度計800の78.4N/4(mm)である。また、土壌反力検出装置1を用いた反力の検出は、土壌硬度計800での測定が終了した後に、土壌硬度計800により穴が空いた土壌の中心領域Mを埋めて圧縮等することにより元の状態に戻してから行った。土壌硬度計800及び土壌反力検出装置1による動作を一纏めにして土壌測定動作と呼ぶ。なお、土壌測定動作を繰り返し複数回行う場合、土壌反力検出装置1による検出動作が終了した後に、当然ながら、土壌反力検出装置1により穴が空いた土壌の中心領域Mを埋めて圧縮等することにより元の状態に戻すものとする。
The
第一土壌試料は、粉砕して2(mm)の篩を通した一定粒径以下のベントナイト砕石を含む446(g)の試料である。そして、第一土壌試料は、円筒容器に圧縮されずに充填された。本検証において、第一土壌試料に対しては、土壌測定動作を2回繰り返し行った。結果、1回目及び2回目の土壌硬度計800を用いた測定では、土壌の指標硬度(mm)は、双方とも0(mm)であることが確認され、第一土壌試料は柔らかい土壌であることが確認された。そして、第一土壌試料は柔らかい土壌であるので、図18(A)に示すように、1回目及び2回目の土壌反力検出装置1を用いた第一土壌試料に対する反力の検出では、当然ながら、貫入深さが29(mm)とかなり深いところまで反力は検出されなかった。それ以降では、反力が検出された。
The first soil sample was a 446 g sample containing crushed bentonite stones of a certain particle size or less that had been crushed and passed through a 2 mm sieve. The first soil sample was filled into a cylindrical container without being compressed. In this verification, the soil measurement operation was repeated twice for the first soil sample. As a result, in the first and second measurements using the
第二土壌試料は、粉砕して2(mm)の篩を通した一定粒径以下のベントナイト砕石を含む470(g)の試料である。そして、第二土壌試料は、円筒容器に充填されて、少しだけ圧縮された。本検証において、第二土壌試料に対しては、土壌測定動作を5回繰り返し行った。結果、土壌硬度計800を用いた測定では、土壌の指標硬度(mm)は、1回目は0(mm)で、2回目は3(mm)で、3回目は5(mm)で、4回目は6(mm)で、5回目は5(mm)であることが確認され、第二土壌試料は比較的柔らかい土壌であることが確認された。そして、第二土壌試料は比較的柔らかい土壌であるので、図18(B)に示すように、各回の土壌反力検出装置1を用いた第二土壌試料に対する反力の検出では、貫入深さが16~22(mm)の間の比較的深いところまで反力は検出されなかった。それ以降では、反力が検出された。
The second soil sample was a 470g sample containing crushed bentonite stones of a certain particle size or less that had been crushed and passed through a 2mm sieve. The second soil sample was then filled into a cylindrical container and slightly compressed. In this verification, the soil measurement operation was repeated five times for the second soil sample. As a result, in the measurement using the
第三土壌試料は、粉砕して2(mm)の篩を通した一定粒径以下のベントナイト砕石を含む529(g)の試料である。そして、所定量の第三土壌試料を円筒容器に入れて1層目を作り、全体重を掛けて圧縮し、その1層目の上に所定量の第三土壌試料を入れて2層目を作り、全体重を掛けて圧縮し、更に、その2層目の上に所定量の第三土壌試料を入れて3層目を作り、全体重を掛けて圧縮した。本検証において、第三土壌試料に対しては、土壌測定動作を5回繰り返し行った。なお、同じ位置ではなく、各回とも、位置をずらして土壌測定動作を行った。結果、土壌硬度計800を用いた測定では、土壌の指標硬度(mm)は、1回目は10(mm)で、2回目は11(mm)で、3回目は11(mm)で、4回目は12(mm)で、5回目は12(mm)であることが確認された。そして、図19(A)に示すように、各回の土壌反力検出装置1を用いた第三土壌試料に対する反力の検出では、貫入深さが10~13(mm)の間の比較的深いところまで反力は検出されなかった。それ以降では、反力が検出された。
The third soil sample was a 529g sample containing crushed bentonite stones of a certain particle size or less that had been crushed and passed through a 2mm sieve. A predetermined amount of the third soil sample was placed in a cylindrical container to make a first layer, which was then compressed under the weight of the whole body. A predetermined amount of the third soil sample was placed on top of the first layer to make a second layer, which was then compressed under the weight of the whole body. A predetermined amount of the third soil sample was placed on top of the second layer to make a third layer, which was then compressed under the weight of the whole body. In this verification, the soil measurement operation was repeated five times for the third soil sample. Note that the soil measurement operation was not performed at the same position, but at a different position each time. As a result, it was confirmed that the soil index hardness (mm) was 10mm the first time, 11mm the second time, 11mm the third time, 12mm the fourth time, and 12mm the fifth time in the measurement using the
第四土壌試料は、やや大きなベントナイト砕石と、0.5mmの篩を通したベントナイト砕石を含む567(g)の試料である。そして、やや大きなベントナイト砕石を円筒容器の深さ65(mm)まで充填し、その上に、0.5mmの篩を通したベントナイト砕石を円筒容器の深さ70(mm)まで圧縮しながら叩いて円筒容器に充填した。本検証において、第四土壌試料に対しては、土壌測定動作を6回繰り返し行った。なお、同じ位置ではなく、各回とも、位置をずらして土壌測定動作を行った。結果、土壌硬度計800を用いた測定では、土壌の指標硬度(mm)は、1回目は9(mm)で、2回目は9(mm)で、3回目は10(mm)で、4回目は9(mm)で、5回目は9(mm)で、6回目は11(mm)であることが確認された。そして、図19(B)に示すように、各回の土壌反力検出装置1を用いた第四土壌試料に対する反力の検出では、貫入深さが6~11(mm)の間の比較的深いところまで反力は検出されなかった。それ以降では、反力が検出された。 The fourth soil sample was a 567g sample containing slightly larger bentonite crushed stones and bentonite crushed stones that had been sieved through a 0.5mm sieve. The slightly larger bentonite crushed stones were filled into a cylindrical container to a depth of 65mm, and the bentonite crushed stones that had been sieved through a 0.5mm sieve were then placed on top of the bentonite crushed stones and compressed to a depth of 70mm, filling the cylindrical container with the material. In this verification, the soil measurement operation was repeated six times for the fourth soil sample. Note that the soil measurement operation was not performed in the same position, but was performed at a different position each time. As a result, it was confirmed that the soil hardness index (mm) was 9mm in the first measurement, 9mm in the second measurement, 10mm in the third measurement, 9mm in the fourth measurement, 9mm in the fifth measurement, and 11mm in the sixth measurement. As shown in FIG. 19B, when the reaction force was detected for the fourth soil sample using the soil reaction force detection device 1, the reaction force was not detected until the penetration depth reached a relatively deep point between 6 and 11 mm. After that, the reaction force was detected.
第五土壌試料は、粉砕して2(mm)の篩を通した一定粒径以下の赤玉土を含む418(g)の試料である。そして、所定量の第五土壌試料を円筒容器に入れて1層目を作り、全体重を掛けて圧縮し、その1層目の上に所定量の第五土壌試料を入れて2層目を作り、全体重を掛けて圧縮し、その2層目の上に所定量の第五土壌試料を入れて3層目を作り、全体重を掛けて圧縮し、更に、円筒容器の上端から各層全体に打ち込みを加えることにより圧縮を加え、追加で円筒容器の上端まで赤玉土を入れつつ、再度、全体重を加えて圧縮した。本検証において、第五土壌試料に対しては、土壌測定動作を5回繰り返し行った。なお、同じ位置ではなく、各回とも、位置をずらして土壌測定動作を行った。結果、土壌硬度計800を用いた測定では、土壌の指標硬度(mm)は、1回目は14(mm)で、2回目は15(mm)で、3回目は16(mm)で、4回目は15(mm)で、5回目は16(mm)であることが確認された。そして、図20(A)に示すように、各回の土壌反力検出装置1を用いた第五土壌試料に対する反力の検出では、貫入深さが9~12(mm)の間の比較的深いところまで反力は検出されなかった。それ以降では、反力が検出された。
The fifth soil sample was a 418g sample containing akadama soil of a certain particle size or less that had been crushed and passed through a 2mm sieve. A predetermined amount of the fifth soil sample was placed in a cylindrical container to make the first layer, and compressed under the weight of the whole body. A predetermined amount of the fifth soil sample was placed on top of the first layer to make the second layer, and compressed under the weight of the whole body. A predetermined amount of the fifth soil sample was placed on top of the second layer to make the third layer, and compressed under the weight of the whole body. Compression was then further added by driving the entire layer from the top of the cylindrical container, and additional akadama soil was placed up to the top of the cylindrical container, and compressed again under the weight of the whole body. In this verification, the soil measurement operation was repeated five times for the fifth soil sample. Note that the soil measurement operation was not performed in the same position, but in a shifted position each time. As a result, measurements using the
第六土壌試料は、粉砕して0.5(mm)の篩を通した一定粒径以下のベントナイト砕石を含む550(g)の試料である。そして、第六土壌試料は、円筒容器に充填されて圧縮された。本検証において、第六土壌試料に対しては、土壌測定動作を16回繰り返し行った。なお、同じ位置ではなく、各回とも、位置をずらして土壌測定動作を行った。結果、土壌硬度計800を用いた測定では、土壌の指標硬度(mm)は、1~3回目は27(mm)で、4~9回目は26(mm)で、10~12回目は17(mm)で、13~16回目は20(mm)であることが確認された。そして、図20(B)に示すように、1~9回目の土壌反力検出装置1を用いた第六土壌試料に対する反力の検出では、貫入深さが6~9(mm)の間の比較的浅いところまで反力は検出されなかったが、それ以降では、反力が検出された。また、図21(A)に示すように、10~16回目の土壌反力検出装置1を用いた第六土壌試料に対する反力の検出では、貫入深さが4~9(mm)の間の比較的浅いところまで反力は検出されなかったが、それ以降では、反力が検出された。 The sixth soil sample was a 550g sample containing crushed bentonite stones of a certain particle size or less that had been crushed and passed through a 0.5mm sieve. The sixth soil sample was then filled into a cylindrical container and compressed. In this verification, the soil measurement operation was repeated 16 times for the sixth soil sample. The soil measurement operation was not performed at the same position, but at a different position each time. As a result, it was confirmed that the soil index hardness (mm) was 27mm for the first to third measurements, 26mm for the fourth to ninth measurements, 17mm for the tenth to twelfth measurements, and 20mm for the thirteenth to sixteenth measurements. As shown in FIG. 20B, in the detection of the reaction force on the sixth soil sample using the soil reaction force detection device 1 for the first to ninth measurements, the reaction force was not detected until the penetration depth was relatively shallow between 6mm and 9mm, but the reaction force was detected thereafter. Also, as shown in FIG. 21(A), when the reaction force was detected on the sixth soil sample using the soil reaction force detection device 1 from the 10th to 16th times, the reaction force was not detected until the penetration depth reached a relatively shallow depth of 4 to 9 mm, but the reaction force was detected from that point on.
第七土壌試料は、粉砕して2(mm)の篩を通した一定粒径以下の赤玉土500(g)と水150(g)を混ぜ合わせたものである。そして、所定量の第七土壌試料を円筒容器に入れて1層目を作り、打ち込みを加えて圧縮し、その1層目の上に所定量の第七土壌試料を入れて2層目を作り、打ち込みを加えて圧縮し、その2層目の上に所定量の第七土壌試料を入れて3層目を作り、打ち込みを加えて圧縮し、試料650(g)のうち、合計で483(g)の試料を用いた。本検証において、第七土壌試料に対しては、土壌測定動作を7回繰り返し行った。結果、土壌硬度計800を用いた測定では、土壌の指標硬度(mm)は、1回目は30(mm)で、2~7回目は31(mm)であることが確認された。そして、図21(B)に示すように、各回の土壌反力検出装置1を用いた第七土壌試料に対する反力の検出では、貫入深さが0~1(mm)の間の浅いところまで反力は検出されなかったが、それ以降では、反力が検出された。
The seventh soil sample was made by mixing 500 g of akadama soil of a certain particle size or less that had been crushed and passed through a 2 mm sieve with 150 g of water. A predetermined amount of the seventh soil sample was then placed in a cylindrical container to make the first layer, which was then compressed by driving in, a predetermined amount of the seventh soil sample was placed on top of the first layer to make the second layer, which was then compressed by driving in, and a predetermined amount of the seventh soil sample was placed on top of the second layer to make the third layer, which was then compressed by driving in, for a total of 483 g of sample out of the 650 g sample. In this verification, the soil measurement operation was repeated seven times for the seventh soil sample. As a result, it was confirmed that the soil index hardness (mm) was 30 mm in the first measurement and 31 mm in the second to seventh measurements using the
以上の結果に基づいて、土壌の指標硬度(mm)と、1000(dN)の反力が検出れた際の貫入部2の貫入深さ(mm)の関係を図22(A)に示す。また、土壌の圧入抵抗(103Pa)と、1000(dN)の反力が検出れた際の貫入部2の貫入深さ(mm)の関係を図22(B)に示す。なお、1000(dN)以下の反力しか検出されない場合は、便宜上、検出された最大反力時の貫入部の貫入深さ(mm)に置き換えた。
Based on the above results, the relationship between the index hardness (mm) of the soil and the penetration depth (mm) of the
図22(A)に示すように、土壌の指標硬度(mm)と、1000(dN)の反力が検出れた際の貫入部2の貫入深さ(mm)は、直線で近似可能である。同様に、図22(B)に示すように、土壌の圧入抵抗(103Pa)と、1000(dN)の反力が検出れた際の貫入部2の貫入深さ(mm)は、直線で近似可能である。つまり、本実施形態における土壌反力検出装置により土壌から受ける反力を検出すれば、所定の関係式に基づいて、土壌の指標硬度(mm)及び圧入抵抗(103Pa)を求めることができる。つまり、本実施形態における土壌反力検出装置は、所定の関係式を用いて、所定の反力が検出れた際の貫入部2の貫入深さ(mm)から土壌の指標硬度(mm)及び圧入抵抗(103Pa)を算出する土壌硬度算出部を制御装置1Bに設ければ、土壌硬度計としての側面を有するように構成できる。特に、この土壌反力検出装置の場合、極めて柔らかい土壌の表層であっても、反力の変動を高感度に検知できるので、この反力変動から算出される特性値から、締固め度、CBR値、コーン指数等の特性値に換算可能となる。
As shown in FIG. 22(A), the index hardness (mm) of the soil and the penetration depth (mm) of the
尚、本発明の土壌反力検出装置及び土壌反力検出方法は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 The soil reaction force detection device and soil reaction force detection method of the present invention are not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit and scope of the present invention.
1 土壌反力検出装置
1A 本体装置
1B 制御装置
1C 通信線
2 貫入部
3 移動機構
4 位置検出部
5 反力検出部
6 移動機構保持部
7 設置部
8 角度検出部
9 把持部
10 移動機構制御部
11 検出データ記憶部
12 換算ルール記憶部
13 特性値算出部
14 表示部
15 操作部
16 報知部
17 基準位置校正部
18 荷重検出部
19 距離検出部
20 円錐部
21 基部
22 中心軸
23 先端部
24 基端部
60 筐体
62 先端面
63 開口
70 接地平面
71 拡張部
90 受け面
900 土壌の表面
A 軸方向
J 実測開始位置
K 基準位置
S 終了位置
REFERENCE SIGNS LIST 1 Soil reaction
Claims (20)
前記軸方向に沿って前記貫入部を移動させて前記貫入部を土壌に貫入させる移動機構と、
前記移動機構を保持する移動機構保持部と、
前記貫入部が土壌から受ける反力を連続して検出する反力検出部と、
前記移動機構保持部に設けられ、前記軸方向に対して直交する接地基準面を画定する設置部と、
前記貫入部が移動する間の所定の区間である実測区間において、前記反力検出部で検出された反力の積分値を算出して対象となる土壌の特性値とする特性値算出部と、
を備え、
検出開始前に、前記対象となる土壌の表面に前記設置部を当接させることで、前記対象となる土壌の表面と前記接地基準面が平行となり、前記貫入部の前記軸方向が前記対象となる土壌の表面に直交する検出姿勢を取るようになっており、
前記検出姿勢を維持したまま前記貫入部を移動させることで、前記断面積増大部が前記対象となる土壌の表面を通過しながら、前記対象となる土壌内に進入する際に前記貫入部が受ける反力の増加状態を前記反力検出部で検出することを特徴とする、
土壌反力検出装置。 A penetration portion having an increasing cross-sectional area portion in which the cross-sectional area of a cross section perpendicular to the axial direction increases as the axial direction proceeds from the tip side to the base end side, and at least the increasing cross-sectional area portion penetrates into the soil;
A moving mechanism that moves the penetration portion along the axial direction to penetrate the penetration portion into the soil;
A moving mechanism holding unit that holds the moving mechanism;
A reaction force detection unit that continuously detects a reaction force that the penetration unit receives from the soil;
a mounting portion provided on the moving mechanism holding portion and defining a ground reference plane perpendicular to the axial direction;
A characteristic value calculation unit that calculates an integral value of the reaction force detected by the reaction force detection unit in a measured section that is a predetermined section during the movement of the penetration unit, and sets the integral value as a characteristic value of the target soil;
Equipped with
Before the start of detection, the installation portion is brought into contact with the surface of the target soil, so that the surface of the target soil and the ground reference plane become parallel to each other, and the axial direction of the penetration portion is perpendicular to the surface of the target soil.
The penetration portion is moved while maintaining the detection posture, and the reaction force detection portion detects an increase in the reaction force received by the penetration portion when the cross-sectional area increasing portion passes through the surface of the target soil and enters the target soil.
Soil reaction force detection device.
請求項1に記載の土壌反力検出装置。 The tip of the penetration portion before detection is started is located at the same position as the ground reference surface of the installation portion or on the base end side in the axial direction.
A soil reaction force detection device as claimed in claim 1.
前記設置部は、前記筐体の中心軸周りの内周面よりも径方向の外側に拡張する拡張部で構成されることを特徴とする、
請求項1又は2に記載の土壌反力検出装置。 the moving mechanism holding unit is configured as a cylindrical housing having an opening on a tip side and a central axis parallel to the axial direction,
The installation portion is configured as an extension portion that extends radially outward from an inner circumferential surface around a central axis of the housing.
A soil reaction force detection device as claimed in claim 1 or 2.
請求項3に記載の土壌反力検出装置。 The extension part is a ring-shaped part arranged around the central axis of the housing, or a distributed structure in which a plurality of extension parts are arranged at intervals around the central axis of the housing.
4. A soil reaction force detection device as claimed in claim 3.
請求項1~4のいずれか一項に記載の土壌反力検出装置。 The movement mechanism stops the movement of the penetration portion when the base end of the axial direction of the cross-sectional area increasing portion is at the same position as the ground reference surface or when the base end of the axial direction is at a position farther away from the target soil than the ground reference surface.
A soil reaction force detection device according to any one of claims 1 to 4.
前記貫入部が移動する間の所定の区間である前記実測区間において、前記反力検出部で検出された反力の増加量、又は増加勾配を算出して前記対象となる土壌の特性値とする第二特性値算出部と、
を備えることを特徴とする、
請求項1~5のいずれか一項に記載の土壌反力検出装置。 a detection data storage unit that stores a penetration depth of the penetration unit into the target soil and a reaction force value detected by the reaction force detection unit at the penetration depth in association with each other;
A second characteristic value calculation unit that calculates the increase amount or increase gradient of the reaction force detected by the reaction force detection unit in the actual measurement section, which is a predetermined section during the movement of the penetration part, and sets the increase amount or increase gradient as a characteristic value of the target soil;
The present invention is characterized in that it comprises
A soil reaction force detection device according to any one of claims 1 to 5.
請求項1~5のいずれか一項に記載の土壌反力検出装置。 A detection data storage unit is provided for storing the penetration depth of the penetration part into the target soil and the reaction force value detected by the reaction force detection unit at the penetration depth in association with each other.
A soil reaction force detection device according to any one of claims 1 to 5.
前記貫入部の所定の前記貫入深さにおいて前記反力検出部で検出された反力を算出して前記対象となる土壌の特性値とする第二特性値算出部と、
を備えることを特徴とする、
請求項1~5のいずれか一項に記載の土壌反力検出装置。 a detection data storage unit that stores a penetration depth of the penetration unit into the target soil and a reaction force value detected by the reaction force detection unit at the penetration depth in association with each other;
A second characteristic value calculation unit that calculates the reaction force detected by the reaction force detection unit at a predetermined penetration depth of the penetration unit and sets the reaction force as a characteristic value of the target soil;
The present invention is characterized in that it comprises
A soil reaction force detection device according to any one of claims 1 to 5.
前記反力検出部で検出された反力が所定の値に到達した際の前記貫入深さを算出して前記対象となる土壌の特性値とする第二特性値算出部と、
を備えることを特徴とする、
請求項1~5のいずれか一項に記載の土壌反力検出装置。 a detection data storage unit that stores a penetration depth of the penetration unit into the target soil and a reaction force value detected by the reaction force detection unit at the penetration depth in association with each other;
A second characteristic value calculation unit that calculates the penetration depth when the reaction force detected by the reaction force detection unit reaches a predetermined value and sets the penetration depth as a characteristic value of the target soil;
The present invention is characterized in that it comprises
A soil reaction force detection device according to any one of claims 1 to 5.
前記特性値算出部は、更に、前記換算テーブルまたは前記換算式を参照して、前記特性値から前記対象となる土壌の前記評価値を算出することを特徴とする、
請求項6~9のいずれか一項に記載の土壌反力検出装置。 a conversion rule storage unit that stores a conversion table or a conversion formula that associates the characteristic values with the soil evaluation values;
The characteristic value calculation unit further refers to the conversion table or the conversion formula to calculate the evaluation value of the target soil from the characteristic value.
A soil reaction force detection device according to any one of claims 6 to 9.
請求項6~10のいずれか一項に記載の土壌反力検出装置。 The predetermined measured section is characterized in that an initial section from when the penetration section starts entering the target soil to when the penetration section moves is excluded.
A soil reaction force detection device according to any one of claims 6 to 10.
前記移動機構制御部は、前記反力検出部で所定の閾値以上の反力が検出されると、前記移動機構による前記貫入部の移動を停止させることを特徴とする、
請求項1~11のいずれか一項に記載の土壌反力検出装置。 A movement mechanism control unit that controls the movement mechanism,
The movement mechanism control unit is characterized in that, when the reaction force detection unit detects a reaction force equal to or greater than a predetermined threshold, the movement mechanism stops the movement of the penetration portion.
A soil reaction force detection device according to any one of claims 1 to 11.
前記角度検出部で検出された角度が、予め設定された90度を含む所定の範囲にない場合、外部にその旨を報知する報知部と、
を備えることを特徴とする、
請求項1~12のいずれか一項に記載の土壌反力検出装置。 an angle detection unit for detecting an angle of the axial direction with respect to a surface of the target soil;
a notification unit that notifies an outside device of the angle detected by the angle detection unit when the angle is not within a predetermined range including 90 degrees that is set in advance;
The present invention is characterized in that it comprises
A soil reaction force detection device according to any one of claims 1 to 12.
前記軸方向に沿って前記貫入部を移動させて前記貫入部を土壌に貫入させる移動機構と、
前記移動機構を保持する移動機構保持部と、
前記貫入部が土壌から受ける反力を連続して検出する反力検出部と、
前記移動機構保持部に設けられ、前記軸方向に対して直交する接地基準面を画定する設置部と、
対象となる土壌の表面に対する前記軸方向の角度を検出する角度検出部と、
前記角度検出部で検出された角度が、予め設定された90度を含む所定の範囲にない場合、前記移動機構を停止させる移動機構制御部と、
を備え、
検出開始前に、前記対象となる土壌の表面に前記設置部を当接させることで、前記対象となる土壌の表面と前記接地基準面が平行となり、前記貫入部の前記軸方向が前記対象となる土壌の表面に直交する検出姿勢を取るようになっており、
前記検出姿勢を維持したまま前記貫入部を移動させることで、前記断面積増大部が前記対象となる土壌の表面を通過しながら、前記対象となる土壌内に進入する際に前記貫入部が受ける反力の増加状態を前記反力検出部で検出することを特徴とする、
土壌反力検出装置。 A penetration portion having an increasing cross-sectional area portion in which the cross-sectional area of a cross section perpendicular to the axial direction increases as the axial direction proceeds from the tip side to the base end side, and at least the increasing cross-sectional area portion penetrates into the soil;
A moving mechanism that moves the penetration portion along the axial direction to penetrate the penetration portion into the soil;
A moving mechanism holding unit that holds the moving mechanism;
A reaction force detection unit that continuously detects a reaction force that the penetration unit receives from the soil;
a mounting portion provided on the moving mechanism holding portion and defining a ground reference plane perpendicular to the axial direction;
an angle detection unit for detecting an angle of the axial direction with respect to a surface of the target soil;
a movement mechanism control unit that stops the movement mechanism when the angle detected by the angle detection unit is not within a predetermined range including a preset 90 degree;
Equipped with
Before the start of detection, the installation portion is brought into contact with the surface of the target soil, so that the surface of the target soil and the ground reference plane become parallel to each other, and the axial direction of the penetration portion is perpendicular to the surface of the target soil.
The penetration portion is moved while maintaining the detection posture, and the reaction force detection portion detects an increase in the reaction force received by the penetration portion when the cross-sectional area increasing portion passes through the surface of the target soil and enters the target soil.
Soil reaction force detection device.
前記軸方向に沿って前記貫入部を移動させて前記貫入部を土壌に貫入させる移動機構と、
前記移動機構を保持する移動機構保持部と、
前記貫入部が土壌から受ける反力を連続して検出する反力検出部と、
前記移動機構保持部に設けられ、前記軸方向に対して直交する接地基準面を画定する設置部と、
鉛直方向に対する前記軸方向の角度を検出する角度検出部と、
前記角度検出部で検出されたいずれかの角度を基準角度として設定する操作を受け付ける操作部と、
前記角度検出部で検出された角度が、前記基準角度を含む所定の範囲にない場合、外部にその旨を報知する報知部と、
を備え、
検出開始前に、対象となる土壌の表面に前記設置部を当接させることで、前記対象となる土壌の表面と前記接地基準面が平行となり、前記貫入部の前記軸方向が前記対象となる土壌の表面に直交する検出姿勢を取るようになっており、
前記検出姿勢を維持したまま前記貫入部を移動させることで、前記断面積増大部が前記対象となる土壌の表面を通過しながら、前記対象となる土壌内に進入する際に前記貫入部が受ける反力の増加状態を前記反力検出部で検出することを特徴とする、
土壌反力検出装置。 A penetration portion having an increasing cross-sectional area portion in which the cross-sectional area of a cross section perpendicular to the axial direction increases as the axial direction proceeds from the tip side to the base end side, and at least the increasing cross-sectional area portion penetrates into the soil;
A moving mechanism that moves the penetration portion along the axial direction to penetrate the penetration portion into the soil;
A moving mechanism holding unit that holds the moving mechanism;
A reaction force detection unit that continuously detects a reaction force that the penetration unit receives from the soil;
a mounting portion provided on the moving mechanism holding portion and defining a ground reference plane perpendicular to the axial direction;
an angle detection unit that detects an angle of the axial direction with respect to a vertical direction;
an operation unit that accepts an operation to set any one of the angles detected by the angle detection unit as a reference angle;
a notification unit that notifies an outside device of the angle detected by the angle detection unit when the angle is not within a predetermined range including the reference angle;
Equipped with
Before detection begins, the installation portion is brought into contact with the surface of the target soil, so that the surface of the target soil and the ground reference plane are parallel to each other, and the axial direction of the penetration portion is perpendicular to the surface of the target soil.
The penetration portion is moved while maintaining the detection posture, and the reaction force detection portion detects an increase in the reaction force received by the penetration portion when the cross-sectional area increasing portion passes through the surface of the target soil and enters the target soil.
Soil reaction force detection device.
前記軸方向に沿って前記貫入部を移動させて前記貫入部を土壌に貫入させる移動機構と、
前記移動機構を保持する移動機構保持部と、
前記貫入部が土壌から受ける反力を連続して検出する反力検出部と、
前記移動機構保持部に設けられ、前記軸方向に対して直交する接地基準面を画定する設置部と、
鉛直方向に対する前記軸方向の角度を検出する角度検出部と、
前記角度検出部で検出されたいずれかの角度を基準角度として設定する操作を受け付ける操作部と、
前記角度検出部で検出された角度が、前記基準角度を含む所定の範囲にない場合、前記移動機構を停止させる移動機構制御部と、
を備え、
検出開始前に、対象となる土壌の表面に前記設置部を当接させることで、前記対象となる土壌の表面と前記接地基準面が平行となり、前記貫入部の前記軸方向が前記対象となる土壌の表面に直交する検出姿勢を取るようになっており、
前記検出姿勢を維持したまま前記貫入部を移動させることで、前記断面積増大部が前記対象となる土壌の表面を通過しながら、前記対象となる土壌内に進入する際に前記貫入部が受ける反力の増加状態を前記反力検出部で検出することを特徴とする、
土壌反力検出装置。 A penetration portion having an increasing cross-sectional area portion in which the cross-sectional area of a cross section perpendicular to the axial direction increases as the axial direction proceeds from the tip side to the base end side, and at least the increasing cross-sectional area portion penetrates into the soil;
A moving mechanism that moves the penetration portion along the axial direction to penetrate the penetration portion into the soil;
A moving mechanism holding unit that holds the moving mechanism;
A reaction force detection unit that continuously detects a reaction force that the penetration unit receives from the soil;
a mounting portion provided on the moving mechanism holding portion and defining a ground reference plane perpendicular to the axial direction;
an angle detection unit that detects an angle of the axial direction with respect to a vertical direction;
an operation unit that accepts an operation to set any one of the angles detected by the angle detection unit as a reference angle;
a movement mechanism control unit that stops the movement mechanism when the angle detected by the angle detection unit is not within a predetermined range including the reference angle;
Equipped with
Before detection begins, the installation portion is brought into contact with the surface of the target soil, so that the surface of the target soil and the ground reference plane are parallel to each other, and the axial direction of the penetration portion is perpendicular to the surface of the target soil.
The penetration portion is moved while maintaining the detection posture, and the reaction force detection portion detects an increase in the reaction force received by the penetration portion when the cross-sectional area increasing portion passes through the surface of the target soil and enters the target soil.
Soil reaction force detection device.
検出開始前に、対象となる土壌の表面に前記設置部を当接させることで、前記対象となる土壌の表面と前記接地基準面が平行となり、前記貫入部の前記軸方向が前記対象となる土壌の表面に直交する検出姿勢を取るようにし、
前記検出姿勢を維持したまま、前記断面積増大部を前記対象となる土壌の表面を通過させながら前記対象となる土壌内に進入させ、前記貫入部が受ける反力の増加状態を前記反力検出部で検出し、
前記貫入部が移動する間の所定の区間である実測区間において、前記反力検出部で検出された反力の積分値を算出して前記対象となる土壌の特性値とすることを特徴とする、
土壌反力検出方法。 A soil reaction force detection method using a soil reaction force detection device comprising: a penetration portion having an increasing cross-sectional area portion in which the cross-sectional area of its cross section perpendicular to the axial direction increases as it moves from the tip end to the base end in the axial direction, and in which at least the increasing cross-sectional area portion is inserted into soil; a reaction force detection portion that detects a reaction force received by the penetration portion from the soil; and an installation portion that defines a ground reference plane perpendicular to the axial direction,
Before starting detection, the installation portion is brought into contact with the surface of the target soil so that the surface of the target soil and the ground reference plane are parallel to each other and the axial direction of the penetration portion is perpendicular to the surface of the target soil.
While maintaining the detection posture, the cross-sectional area increasing portion is caused to pass through the surface of the target soil and enter the target soil, and the reaction force detection portion detects an increase in the reaction force received by the penetration portion ;
The reaction force detected by the reaction force detection unit is integrated in a measured section, which is a predetermined section during the movement of the penetration portion, and the integrated value is set as the characteristic value of the target soil.
Soil reaction force detection method.
請求項17に記載の土壌反力検出方法。 The method is characterized in that the increase amount or increase gradient of the reaction force detected by the reaction force detection unit is calculated in the actual measurement section, which is a predetermined section during the movement of the penetration part, and is set as the characteristic value of the target soil.
The method for detecting a soil reaction force according to claim 17.
請求項17に記載の土壌反力検出方法。 The reaction force detected by the reaction force detection unit at a predetermined penetration depth of the penetration portion to which the penetration portion has moved is calculated and set as a characteristic value of the target soil.
The method for detecting a soil reaction force according to claim 17.
を備えることを特徴とする、
請求項17に記載の土壌反力検出方法。 A penetration depth when the reaction force detected by the reaction force detection unit reaches a predetermined value is calculated and set as a characteristic value of the target soil.
The present invention is characterized in that it comprises
The method for detecting a soil reaction force according to claim 17.
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