全地連「技術フォーラム2014」秋田 【84】 動的コーン貫入試験装置における打撃装置自重低減効果について ㈱ワイビーエム 川崎地質㈱ 1. はじめに 〇奈須徹夫 濱田泰治 武藤真幸 近藤 丸尾史郎 勉 開発した SRS 試験装置は、打撃装置の自重を低減する 平成23年に発生した東日本大震災では、軟弱地盤上の ために⑧リフタにより⓪打撃装置を常時支持しており、 宅地の液状化、宅地盛土の崩壊、河川堤防の崩壊などの 打撃に伴う④アンビルの降下を⑤アンビル検出用近接セ 被害が発生した。これを契機に、宅地・埋立地あるいは ンサで感知し、⑧リフタを下げることで⓪打撃装置が⑨ 河川堤防などの地盤調査における安価で高精度な地盤調 ロッドの降下に追従する。 査法として動的コーン貫入試験(SRS)が着目されている。 超軟弱地盤においては、打撃直後、④アンビルが急激 SRS は、スウェーデン式サウンディング(SWS)より貫入能 に降下し、⑧リフタが追従できずに④アンビルが⑥ワッ 力が高く、標準貫入試験(SPT)より機動性に優れており、 シャで停止し、計測された Nd 値が実際より大きな値とな 試験で得られる Nd 値は SPT による N 値とほぼ等しく、 る場合を想定し、アンビルストロークを従来の60mm か 設計への適用性が高い。 ら1計測に相当する200mm に延長した。 SRS については、これまで、効率化と評価の均質化を (2)比較試験に用いた打撃装置の諸元 目的に装置の全自動化が進められ、打撃装置も機械化し 表－１に比較試験に用いた打撃装置の諸元を示す。図 大型化してきた。一方、アンビルおよびロッドを介して －２に比較試験に用いた打撃装置の概要図を示した。比 ロッド先端コーンに加わる打撃装置の自重が、軟弱粘性 較試験では、従来どおり打撃装置自重がアンビルに加わ 土の評価に及ぼす影響を危惧する声もあり、今回、打撃 るアンビルストロークが60mm の試験装置(SRS(1-60))、 装置の自重低減機構を持つ全自動動的コーン貫入試験装 自重低減機構のみ装着しアンビルストロークが60mm の 置を開発した。 試験装置(SRS(2-60))、 自重低減機構を装着しアンビルス 本論では、この SRS 試験装置を用いて有明海沿岸の軟 弱粘性土地盤で調査した結果を従来型試験装置による調 トロークを200mm に延長した試験装置(SRS(2-200))の3 機種による Nd 値の関係を比べた。 SRS(2-200)については、ISO 22476-2の DPSH-A に規 査結果と比較して報告する。 2. 打撃装置の概要 定されているアンビル/ハンマー直径比(Da/Dh)≦0.5に準 (1)打撃装置の自重低減機構について 拠するよう変更している1)。 打撃装置の自重低減機構を持つ SRS 試験装置の全体図 表-1 比較試験に用いた打撃装置の諸元 を図－１に示す。 ⓪打撃装置 ①ハンマーフィード シリンダ ②クロー ③ハンマー ④アンビル ⑤近接センサ ⑥ワッシャ ⑦バケット ⑧リフタ ⑨ロッド ⑩スイベルヘッド ⑪ガイドローラ ⑫先端コーン ⑬リニアエンコーダ ⑭ガイドセル ⑮操作盤 ⑯リフタ制御用 切替バルブ ⑰制御盤 図-1 SRS 試験装置の全体図 従来型 ｱﾝﾋﾞﾙｽﾄﾛｰｸ60mm (a) SRS(1-60) 自重低減型 ｱﾝﾋﾞﾙｽﾄﾛｰｸ60mm (b) SRS(2-60) 自重低減型 ｱﾝﾋﾞﾙｽﾄﾛｰｸ200mm (C) SRS(2-200) 図-2 比較試験に用いた打撃装置の概要図 全地連「技術フォーラム2014」秋田 ３．比較試験概要 (2)自重低減効果 比較試験は、N＝0の超軟弱粘性土層が連続して分布す SRS 試験装置の自重低減効果を比較するため、従来型 る佐賀市内の沖積平野にて実施した。事前に行ったボー SRS 試験装置 SRS(1-60)と自重低減型 SRS 試験装置 リング柱状図を図－３に示す。GL-1.7～11.7m に N＝0の SRS(2-60)および SRS(2-200)の調査データの相関図を図 有明粘土層(Ac)、GL-11.7m 以深に三田川層(Mc・Ms)が分 －５に示す。 SRS(1-60)で Nd≒0であっても自重低減型の SRS(2-60) 布している。 および SRS(2-200)では Nd＝0～4を示しており、試験装置 の自重を低減することで超軟弱地盤の強度を高精度に確 認することができた。CRS(2-200)では、N＝4～5の粘性 土においても同様の傾向がみられる。 N≧10の場合は、バラツキが大きくなり、自重低減効 果の傾向は確認できない。 (3)アンビルストローク延長効果 図－６にアンビルストロークが60mm の SRS(2-60)お よび200mm の SRS(2-200)の調査データの相関図を示す。 SRS(2-60)では、打撃直後にアンビルが伸びきってしま う現象は数回みられたが、SRS(2-60)と SRS(2-200)の Nd 値の相関図を見る範囲では、Nd≦2で、SRS(2-200)の Nd 値の方がやや大きい傾向があるが、概ね、相関性は良い。 SRS では、ロッド上端がロッドガイドに拘束されず、深 さ40mm の穴に挿入されており、ロッドに自由度がある 図-3 事前のボーリング柱状図 ４．試験結果 ため、リフタによる自重低減装置の追従性が不足しても (1)SRS と SPT の試験結果 データに大きな影響が及びにくいものと思われる。 図－４に深度毎の N 値および Nd 値を示した。SRS によ ５．まとめ る Nd 値と SPT による N 値は、Nd≒N であるが、SRS の 1)SRS は、SPT に比べ、連続的な調査が可能であり、測点 Nd 値は連続性があり、N＝0の Ac 層では、Nd＞0の数値も 間の強度変化を確認することが可能であり、解析精度の 見られ、微細な強度変化を確認することができる。ここ 向上が期待できる。 2) に、SRS の補正打撃回数 Nd 値は、(1)式により算定した 。 2)SRS に自重低減機構を搭載することで、従来型では打 撃装置の自重によって不明瞭となっていた Nd≒0の部分 Nd ＝ Ndm － αMv ここに、Nd ：補正された打撃回数 Ndm ：測定された打撃回数 α ････ ：トルク係数(0.040) Mv ：ロッド周辺の摩擦抵抗(N･m) (1) を高精度に測定することが可能となった。 3)アンビルストロークを変えた SRS(2-60)と SRS(2-200) の比較を行ったが、当初、危惧されたような Nd 値の差は 確認できなかった。機械的検証が必要である。 《引用・参考文献》 1)ISO 22476-2:Geotechnical investigation and testing —Fileld testing—Part2:Dynamic probing，2005. 2)地盤工学会：地盤調査の方法と解説，p.462，2013.3. 図-4 深度毎の N 値および Nd 値 図-5 Nd 値の相関図 (従来型と自重低減型) 図-6 Nd 値の相関図 (ｱﾝﾋﾞﾙｽﾄﾛｰｸ60mm と200mm)
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