JPH0718818B2 - 締固め部材の締固め度判定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は盛土材、路床材、路盤材、アスファルト舗装
材、砕石材等の締固め部材の締固め度判定方法に関する
もので、特に締固め部材の含水量を非破壊検査によって
測定し、その結果から締固め度を判定するものである。

（従来の技術） 盛土、フィルダム、アースダムの人工的に転圧する構造
物の締固め管理は施工管理上、非常に重要である。

従来、これらの締固めは選定された締固め部材に適した
締固め工法により行われ、その締固め度は外見からは判
断できないため砂置換法、RI（ラジオアイソトープ）
法、CBR（california bearing ratio）法等により判定
されていた。

上記砂置換法は、地盤に穿った穴の体積を砂によって置
換し、土の体積を間接的に測って地盤の密度を判定する
方法である。

また、RI法はガンマ線が土の中を浸透する際に土粒子中
に吸収される割合が土の密度と一定の関係にあるという
原理を利用した判定法である。

さらに、CBR法は直径5cmの貫入棒を0.25cm貫入する時の
荷重を1,370kgで割って百分率で表し、土の締固め度を
判定する方法である。

しかしながら、上記のような判定方法はいずれも、多く
の時間と手間を要するばかりでなく、判定点数を多くと
れず、しかも判定方法が非連続的であるため全体を均一
かつ正確に判定することができないという問題点があっ
た。

そこで、これらの問題点を解決するために実開昭63−13
8241号公報の発明が開発された。

これは、基盤上に敷均して締固めバラ物質の上面から発
射した電磁波を、該基盤との境界面で反射させ、該反射
した電磁波を受信することによりバラ物質の締固めによ
る変化を計測してバラ物質の締固め度の判定をするもの
である。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記のような判定方法は、反射波を利用
して締固め度を判定するため明確な境界面を必要とする
ばかりでなく、電波の伝播路長がわかっていなければな
らない。即ち、判定箇所における締固め層厚を別途の方
法で判定しなければならないため２重の手間と時間を必
要とした。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その
目的は締固め部材の締固め度を判定するための明確な境
界面および別途の判定方法を必要としない締固め部材の
締固め度判定方法を提供するものである。

（課題を解決するための手段） 以上の課題を達成するための本発明の締固め部材の締固
め度判定方法は、電磁波を発信するダイポールアンテナ
がシールドカバーで被覆された発信器と、それを受信す
るダイポールアンテナがシールドカバーで被覆された受
信器と、これら発信器及び受信器を制御する制御器と、
受信器からの信号を表示する表示器とにより測定装置を
構成し、該測定装置における発信器と受信器とをそれぞ
れ締固め部材の表面上に適宜間隔をもって設置して発信
器から所定の間隔で電磁波を締固め部材中へ発信すると
ともに、これら電磁波における締固め部材の表層部を通
過する表面伝播波を受信器で受信し、該受信した表面伝
播波の減衰によって締固め部材の含水量を測定し、予め
設定された含水量と締固め度とのデータに基づいて、前
記含水量の測定結果から締固め度を判定することを特徴
とする構成にし、前記発信器と受信器とは適宜間隔をも
った状態で締固め部材の表面上を移動させながら発信器
から所定の間隔で電磁波を締固め部材中へ発信すること
を特徴とする構成にすることである。

（作用） 而して上記判定方法によれば、締固められた締固め部材
の上面に発信器と受信器とをそれぞれ設置する。

そして、発信器から所定の間隔で発信された電磁波を、
締固め部材の表層部を伝播する表面伝播波として受信器
で受信する。

該受信器で受信された表面伝播波は、締固め部材の表層
部を伝播する際に締固め部材中の水分及び空気により減
衰するため、その減衰された表面伝播波の電圧または伝
播時間を測定することにより締固め部材の含水量を測定
する。

一方、締固め部材の密度は、固有の比重値を有し、含水
量及び飽和度の関数として表されるから、予め含水量と
密度との関係が飽和度をパラメータとして設定すること
ができる。

したがって、この関係に基づいて前記含水量の測定結果
から締固め部材の締固め度を容易に判定することができ
る。

また、発信器のダイポールアンテナと、受信器のダイポ
ールアンテナとをシールドカバーで被覆したことによ
り、電磁波が前方にだけ発信されて背面側に漏れないよ
うにすることができると共に、受信器においては発信器
から発信した電磁波のみを受信する。

また、前記発信器及び受信器を搭載した走行台車で締固
め部材の表面上を移動させることにより、測定回数を多
くし、かつ任意の調査位置での測定が可能になる。

さらに、表面電播波を利用するので、明確な層境界がな
くても測定を可能にする。

（実施例） 以下本発明の締固め部材の締固め度判定方法の一実施例
を図面に基づいて説明する。

第２図は50Vppの電圧、1GHzの周波数で発信し、17cm×1
4cmの送信及び受信アンテナを35cm間隔で設定したとき
の電磁波が砂供試体中を伝播して受信された表面伝播波
の電圧値と水分量とをプロットしたものである。これに
よると、気乾から飽和に至る過程で水分量の増加ととも
に表面伝播波が減衰されて小さくなっていく傾向が明ら
かである。

そこで、本発明の締固め部材の締固め度判定方法は、表
面伝播波が含水量に比例して減衰することを利用して、
締固められた締固め部材中の含水量を判定し、それに基
づいて締固め部材の密度を演算してその締固め度を判定
しようとするものであり、第１図に示すような測定装置
Ａにより判定する。

該測定装置Ａは発信器１と、受信器２と、これら発信器
１及び受信器２を制御する制御器３と、発信器１からの
信号を表示する表示器４とにより構成されている。

発信器１はパルス幅が例えば1nsec程度のごく短いパル
ス状の電力を発生するパルサ５と、このパルサ５から出
力されるパルス状の電力により、パルス状の電磁波を発
信するダイポールアンテナ6aと、ダイポールアンテナ6a
にパルス状の電力を与えるバラン5aと、ダイポールアン
テナ6aの背面側をシールドし、電磁波がダイポールアン
テナ6aの背面側に漏れないようにシールドするシールド
カバー7aとによって構成されている。

受信器２は前記と同様にダイポールアンテナ6bと、バラ
ン5bと、シールドカバー7bと、高周波増幅器８と、該高
周波増幅器８の利得を制御する利得制御回路９によって
構成されている。また発信器１と受信器２には信号の授
受を行い表示器４にその受信信号を送り込む制御器３が
連結されている。

発信器１のダイポールアンテナ6aの背面に取り付けたシ
ールドカバー7aはダイポールアンテナ6aから発信された
電磁波が前方にだけ発信され、背面側に漏れないように
シールドし、空気中を伝わって受信器２に電磁波が伝播
しないようにすることを目的としてもうけられる。その
ため材質はより高いシールド効果が得られるフェライト
が用いられる。

また受信器２側のダイポールアンテナ6bにもシールドカ
バー7bを被覆している。

このシールドカバー7bはダイポールアンテナ6aが発信器
１から発信した電磁波だけを受信するようにダイポール
アンテナ6aの背面側をシールドすることが目的とされ、
発信器１と同様にフェライト製のシールドカバー7bが用
いられる。

受信器２に設けられた高周波増幅器８は利得制御回路９
によって電磁波の発信周期と同期して利得が制御され
る。

高周波増幅器８で増幅した受信信号は制御器３を通じて
表示器４にうけられて表示されるものである。

次に、該測定装置Ａを使用して締固められた締固め部材
ｍの水分量を判定する方法について説明する。

前記締固め部材ｍは盛土材、路床材、路盤材、アスファ
ルト舗装材、砕石材等であるが、ここにおいては盛土材
m1を用いて締固めたものとする。

そして、この盛土材m1を用いて突固め試験等を予め行っ
て管理値を定めておく。即ち、含水量と密度及び締固め
度との関係を設定しておく。

実際の施工にあたっては、第１図に示すように発信器１
と受信器２とを締固めた盛土材m1の表面上に設置する。

この発信器１と受信器２との間隔は、使用する周波数
（350MHz〜1GHz）と測定対象深さに応じて25cm〜2mの範
囲で適切に設定され、これにより表面伝播波の伝播路長
が決められる。

そして発信器１からパルス状の電磁波を締め固められた
盛土材m1中に発信させると同時に、受信器２を作動させ
て電磁波のうち盛土材m1の表層部を伝播する表面伝播波
を受信できるように、高周波増幅器８に利得をもたせる
ように制御する。

この盛土材m1の表層部を伝播した表面伝播波は、該盛土
材m1中に含まれる水分量に比例して減衰した状態で受信
器２に受信され、制御器３を通じて表示器４に表示され
る。

そしてその表面伝播波の電圧を、第２図と同様な盛土材
m1の容積含水率に対して表面伝播波の電圧価をグラフで
表したものにより含水率を判定して表示する。

そしてこれらの含水量の測定結果から、予め設定された
含水量と締固め度とのデータに基づいて、締固め度を判
定する。

（発明の効果） 本発明は以上の様な構成にしたことにより下記の効果を
有する。

非破壊かつ自動判定が可能であるので広範囲の判定
が可能となるとともに、全体的な密度のばらつきも把持
することができ、合理的な締固め管理を行うことができ
る。

締固め部材の締固め度を非破壊による方法で判定す
るため、構造物を傷つけずに判定することができる。

電磁波の表面電播波を用いることにより、締固め部
材の明確な層境界面がなくても、含水量を測定すること
ができ、発信器と受信器との間隔を適切に設定すること
により、所望の深さにおける含水量を測定することがで
きる。

発信器のダイポールアンテナと、受信器のダイポー
ルアンテナとをシールドカバーで被覆したことにより、
電磁波が前方にだけ発信されて背面側に漏れないように
することができると共に、受信器においては発信器から
発信した電磁波だけを受信することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の水分量測定装置の使用状態を示すブロ
ック図、第２図は砂の容積含水率に対して表面伝播波の
値を示したプロット図である。 A:測定装置、1:発信器 2:受信器、3:制御器 4:表示器、m:締固め部材 m1:盛土材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 徹 東京都大田区南蒲田１―１―20 (72)発明者 中川 雅弘 埼玉県川口市芝西１―13―６ (56)参考文献 特開 平２−52243（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−138243（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電磁波を発信するダイポールアンテナがシ
   ールドカバーで被覆された発信器と、それを受信するダ
   イポールアンテナがシールドカバーで被覆された受信器
   と、これら発信器及び受信器を制御する制御器と、受信
   器からの信号を表示する表示器とにより測定装置を構成
   し、該測定装置における発信器と受信器とをそれぞれ締
   固め部材の表面上に適宜間隔をもって設置して発信器か
   ら所定の間隔で電磁波を締固め部材中へ発信するととも
   に、これら電磁波における締固め部材の表層部を通過す
   る表面伝播波を受信器で受信し、該受信した表面伝播波
   の減衰によって締固め部材の含水量を測定し、予め設定
   された含水量と締固め度とのデータに基づいて、前記含
   水量の測定結果から締固め度を判定することを特徴とす
   る締固め部材の締固め度判定方法。
2. 【請求項２】前記発信器と受信器とは適宜間隔をもった
   状態で締固め部材の表面上を移動させながら発信器から
   所定の間隔で電磁波を締固め部材中へ発信することを特
   徴とする請求項１に記載の締固め部材の締固め度判定方
   法。