JP3914248B1 - Soil sampler using gas flow and sampling method - Google Patents
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Abstract
【課題】地盤への泥水や気泡の注入を避けることにより、地中孔の周辺地盤への影響を極力排除した土質試料サンプラーを得る。
【解決手段】回転式の外管22と、外管内に嵌装された非回転式の内管24と、外管の下端に固定されたビット25と、スライムキャリアー源2からなり、外管24を回転させつつ地中方向に移動させて、ビット25により地層を穿孔し、同時に、スライムキャリアーの流れに乗せてスライムを地表に排出すると共に、外管22の内部に残された土質試料を内管24に収容する土質試料サンプラー1において、スライムキャリアー源2から送られるスライムキャリアーが気体であり、ビット25は、前記外管の外周から外管の外側に向って3mm以上突出している土質試料サンプラー1である。
【選択図】図2An object of the present invention is to obtain a soil sampler that eliminates the influence of underground holes to the surrounding ground as much as possible by avoiding the injection of muddy water and bubbles into the ground.
An outer tube includes a rotating outer tube, a non-rotating inner tube fitted in the outer tube, a bit fixed to a lower end of the outer tube, and a slime carrier source. Rotate the ground and move it in the ground, drill the formation with the bit 25, and simultaneously discharge the slime onto the ground surface on the flow of the slime carrier, and remove the soil sample left inside the outer tube 22 In the soil sampler 1 accommodated in the tube 24, the slime carrier sent from the slime carrier source 2 is a gas, and the bit 25 protrudes 3 mm or more from the outer periphery of the outer tube toward the outside of the outer tube. 1.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、地質調査などを目的に行われる地層の試料採取に用いる土質試料サンプラー、及び土質試料の採取方法に関するものである。 The present invention relates to a soil sample sampler used for sampling a geological layer for the purpose of geological survey and the like, and a method for collecting a soil sample.
従来、土質試料の採取を含む地層のボーリングにおいては、泥水(水とベントナイトなどの混合液)や気泡などが使用される。泥水などの役割は、(1)スライムの排出、(2)ビット刃先の冷却、(3)ロッドの回転抵抗の減少、(4)マッドケーキによる孔壁の保護、(5)泥水圧による孔壁の安定などである。 Conventionally, mud water (mixed liquid of water and bentonite), air bubbles, and the like are used in the boring of the formation including collection of soil samples. The role of muddy water is (1) discharge of slime, (2) cooling of bit edge, (3) reduction of rotation resistance of rod, (4) protection of hole wall by mud cake, (5) hole wall by mud water pressure Stability.
また、従来の土質試料サンプラーは、ボーリングロッドの下端に一体的に結合された上部サンプラーヘッドに上端が一体的に結合され、下端にメタルクラウンを一体的に結合させた外管と、ボールベアリング装置を介して外管内に嵌装された非回転式の試料採取管を兼ねる内管との間に、上部サンプラーヘッドと二段一体構造の下部サンプラーヘッドに上端が一体的に結合され、かつ、下端がメタルクラウンに一体的に結合された隔壁外管を嵌装させて三重管構造とすることにより、外管と隔壁外管との間に削孔水が流れる削孔水路を形成し、土質試料が収納される内管を削孔水から隔絶させるようにしたものがある。(例えば、特許文献1参照。)。 In addition, the conventional soil sampler includes an outer tube in which an upper end is integrally coupled to an upper sampler head integrally coupled to a lower end of a boring rod, and a metal crown is integrally coupled to the lower end, and a ball bearing device. The upper end of the upper sampler head and the lower sampler head having a two-stage structure are integrally coupled to the inner tube serving as a non-rotating type sampling tube that is fitted in the outer tube, and the lower end. By attaching a bulkhead outer tube integrally bonded to the metal crown to form a triple-pipe structure, a drilling channel in which drilled water flows between the outer tube and the bulkhead outer tube is formed. There is one in which the inner pipe in which is stored is isolated from the drilling water. (For example, refer to Patent Document 1).
土質試料の採取が必要となる場所は広範囲にわたり、地盤への泥水(削孔水)や気泡の注入が好ましくない場所もある。 There are a wide range of places where soil samples need to be collected, and there are places where it is not desirable to inject muddy water (hole water) or bubbles into the ground.
上述した従来の土質サンプラーは、種々の効果とともに、削孔水の浸透による土質試料の乱れを防止するものである。土質試料については、泥水(削孔水)の影響が避けられるが、地中孔の周辺地盤への泥水の浸透を避けることはできない。 The conventional soil sampler described above has various effects and prevents disturbance of the soil sample due to penetration of drilling water. For soil samples, the influence of muddy water (drilling water) can be avoided, but infiltration of muddy water into the ground around the underground hole cannot be avoided.
一方、土質試料は地盤中に存在する状態で、すなわち、不撹乱状態で取り出されることが好ましい。 On the other hand, the soil sample is preferably taken out in a state existing in the ground, that is, in an undisturbed state.
そこで、本発明の課題は、地盤への泥水や気泡の注入を避けることにより、地中孔の周辺地盤への影響を極力排除した土質試料サンプラーを得ることにある。また、本発明の他の課題は、機械的に不撹乱状態で、土質試料を取り出すことが可能な土質試料サンプラーを得ることにある。 Accordingly, an object of the present invention is to obtain a soil sampler that avoids the influence of the underground hole on the surrounding ground as much as possible by avoiding the injection of muddy water and bubbles into the ground. Another object of the present invention is to obtain a soil sample sampler capable of taking out a soil sample in a mechanically undisturbed state.
本発明のその他の課題は、上記の土質試料サンプラーが有する課題と同様な課題を解決する土質試料採取方法を得ることにある。 Another object of the present invention is to obtain a soil sample collection method that solves the same problems as those of the above soil sample sampler.
上記以外の本発明の課題は、本発明の説明により明らかになる。 Problems of the present invention other than the above will become apparent from the description of the present invention.
発明者らは、スライムキャリアーとして、従来の泥水や気泡に替えて気体を使用することに着目した。 The inventors focused on using gas as a slime carrier in place of conventional mud and air bubbles.
本発明の一の態様にかかる土質試料サンプラーは、回転駆動する中空のボーリングロッドの下端に固定されたサンプラーヘッドと、前記サンプラーヘッドに上端が固定された外管と、スラストベアリングを介して前記外管内に嵌装された非回転式の内管と、前記外管の下端に固定されたビットと、キャリアースイベルを介して前記ボーリングロッドの内部にスライムキャリアーを送りこむスライムキャリアー源からなり、前記外管の内周と、前記内管の外周との間隙を前記スライムキャリアーの往路とし、前記外管の外周と、前記ビットにより穿孔される地中孔の孔壁との間隙を前記スライムキャリアーの復路とし、前記ボーリングロッドを回転させつつ地中方向に移動させて、前記ビットにより土層を穿孔し、同時に、前記スライムキャリアー源からスライムキャリアーを前記キャリアースイベル、前記ボーリングロッドの内部、前記往路、前記ビットの周辺と、前記復路を順に通過させ、スライムキャリアーの流れに乗せてスライムを地表に排出すると共に、前記外管の内部に残された土質試料を前記内管に収容する土質試料サンプラーにおいて、前記スライムキャリアー源から送られる前記スライムキャリアーが気体であり、前記ビットは、水平面内で、前記外管の外周から前記外管の外側に向って3mm以上突出していることを特徴とする。 A soil sample sampler according to one aspect of the present invention includes a sampler head fixed to a lower end of a hollow boring rod that is rotationally driven, an outer tube having an upper end fixed to the sampler head, and a thrust bearing through the outer sample. A non-rotating inner pipe fitted in the pipe, a bit fixed to the lower end of the outer pipe, and a slime carrier source for feeding the slime carrier into the boring rod via a carrier swivel. The gap between the inner circumference of the inner pipe and the outer circumference of the inner pipe is the forward path of the slime carrier, and the gap between the outer circumference of the outer pipe and the hole wall of the underground hole drilled by the bit is the return path of the slime carrier. The boring rod is rotated and moved in the underground direction, and the soil layer is drilled by the bit, and at the same time, the slime carrier The slime carrier from the source passes through the carrier swivel, the inside of the boring rod, the forward path, the periphery of the bit, and the return path in order, and is placed on the flow of the slime carrier to discharge the slime to the ground surface, and the outer pipe In the soil sampler for accommodating the soil sample remaining in the inner pipe, the slime carrier sent from the slime carrier source is a gas, and the bit is disposed in a horizontal plane from the outer periphery of the outer pipe. It protrudes 3 mm or more toward the outside of the outer tube.
本発明の好ましい実施態様にかかる土質試料サンプラーにあっては、前記サンプラーヘッド内に、前記スライムキャリアーの通路である分流孔を有するキャリアー分流板を設けたものであり、前記分流孔の水平面での断面積をSとし、前記往路の水平面での断面積をUとしたとき、式(1)の関係が成立するものであってもよい。
U≦S 式(1)
In the soil sampler according to a preferred embodiment of the present invention, a carrier flow dividing plate having a flow dividing hole that is a passage of the slime carrier is provided in the sampler head, and the flow dividing hole in a horizontal plane is provided. When the cross-sectional area is S and the cross-sectional area in the horizontal plane of the forward path is U, the relationship of Expression (1) may be established.
U ≦ S Formula (1)
本発明にあっては、分流板の分流孔は、スライムキャリアーである気体流を往路に導く役割のみを担う。その結果、気体流の流路絞りが開放される部分は、往路の出口であるビットの周辺部となり、当該部分で気体流の速度が増大し、スライム搬送の効率を高めることができる。また、分流板が気体流の流路絞りとならないので、気体流の量を多くすることができ、スライム搬送の効率を高めることができる。 In the present invention, the flow dividing holes of the flow dividing plate play only the role of guiding the gas flow that is the slime carrier to the forward path. As a result, the portion where the flow restrictor for the gas flow is opened becomes the peripheral portion of the bit that is the outlet of the forward pass, and the velocity of the gas flow is increased at that portion, so that the efficiency of slime conveyance can be improved. Further, since the flow dividing plate does not serve as a flow restrictor for the gas flow, the amount of the gas flow can be increased and the efficiency of slime conveyance can be increased.
分流孔が複数ある場合には、個々の分流孔の水平面での断面積を求め、当該断面積の総和をSとする。また、一の分流孔において、断面位置により、その水平面での断面積が異なる場合には、断面積の最小値を当該一の分流孔の断面積とする。 When there are a plurality of diversion holes, the cross-sectional area of each diversion hole in the horizontal plane is obtained, and the sum of the cross-sectional areas is S. Further, when the cross-sectional area in the horizontal plane differs in one diversion hole depending on the cross-sectional position, the minimum value of the cross-sectional area is set as the cross-sectional area of the one diversion hole.
本発明の好ましい実施態様にかかる土質試料サンプラーにあっては、前記内管内に嵌装された試料採取管を有してもよい。 The soil sampler according to a preferred embodiment of the present invention may have a sample collection tube fitted in the inner tube.
本発明にあっては、土質試料サンプラーから土質試料が充填された試料採取管を取り外し、そのまま実験室などに持ち帰ることができる。このため、より使い勝手のよい、土質試料サンプラーとなる。また、試料採取管に地盤中に存在する状態での土質サンプルを直接採取するものであり、より一層不撹乱状態での土質サンプル採取に適した土質試料サンプラーとなる。 In the present invention, the sampling tube filled with the soil sample can be removed from the soil sampler and taken back to the laboratory. For this reason, it becomes a soil sample sampler that is easier to use. In addition, a soil sample in a state existing in the ground is directly collected in the sampling tube, and the soil sampler is more suitable for collecting a soil sample in an undisturbed state.
本発明の他の好ましい実施態様にかかる土質試料サンプラーにあっては、前記試料採取管が、透明アクリル樹脂よりなるものであってもよい。 In the soil sampler according to another preferred embodiment of the present invention, the sampling tube may be made of a transparent acrylic resin.
本発明にあっては、試料採取管が透明であるため直接目視可能となり、試料採取作業現場において、試料採取状況を即時にフィードバックして、土質試料採取条件を改善できるなど、より一層使い勝手の良い土質試料サンプラーとなる。 In the present invention, since the sampling tube is transparent, it is directly visible, and at the sampling site, the sampling status can be immediately fed back to improve the soil sampling conditions. It becomes a soil sampler.
本発明のその他の好ましい実施態様にかかる土質試料サンプラーにあっては、地表部に配置される集気マウントを設け、前記集気マウントは前記地中孔の地表開口部を覆うとともに出口を有し、前記出口を集塵装置に接続したものであって、前記集塵装置が前記スライムと前記スライムキャリアーを分離するものであってもよい。 In the soil sampler according to another preferred embodiment of the present invention, an air collecting mount disposed on the surface is provided, and the air collecting mount covers the surface opening of the underground hole and has an outlet. The outlet may be connected to a dust collector, and the dust collector may separate the slime and the slime carrier.
本発明にあっては、集塵装置を設け、スライムとスライムキャリアーを分離するので、作業環境の保全を図ることができる。 In the present invention, since the dust collecting device is provided and the slime and the slime carrier are separated, the work environment can be maintained.
本発明の他の態様にかかる土質試料の採取方法は、先端にビットを装着した回転式の外管と、スラストベアリングを介して前記外管内に嵌装された非回転式の内管を有し、かつ、地表から、前記ビット周辺を通り、地表に戻るスライムキャリアーの流れを作り出す装置を用い、前記外管を回転させつつ地中方向に移動させ、前記ビットにより土層内に穿孔し、前記穿孔により生じるスライムを、前記スライムキャリアーの流れに乗せて地表に排出し、前記外管の内部に残された土質試料を前記内管に収容し、地表に引き上げる土質試料の採取方法において、前記スライムキャリアーとして気体を用いることを特徴とする。 A method for collecting a soil sample according to another aspect of the present invention includes a rotary outer tube having a bit attached to a tip, and a non-rotational inner tube fitted into the outer tube via a thrust bearing. And, using a device that creates a flow of slime carrier that returns from the ground surface to the ground surface, passes around the bit, moves the outer tube in the ground direction, drills in the soil layer with the bit, In the method of collecting a soil sample, the slime generated by drilling is placed on the flow of the slime carrier and discharged to the ground surface, and the soil sample remaining in the outer tube is accommodated in the inner tube and pulled up to the ground surface. A gas is used as a carrier.
本発明において、気体には、空気、チッソガス、二酸化炭素ガス、アルゴンガスなどが含まれる。これらのなかでは、費用節減の観点から空気が好ましい。 In the present invention, the gas includes air, nitrogen gas, carbon dioxide gas, argon gas, and the like. Among these, air is preferable from the viewpoint of cost saving.
以上説明した本発明、本発明の好ましい実施態様、これらに含まれる構成要素は可能な限り組み合わせて実施することができる。 The present invention described above, preferred embodiments of the present invention, and components included in these can be implemented in combination as much as possible.
本発明にかかる土質試料サンプラーは、スライムキャリアーとして気体流を採用したので、地盤への泥水や気泡の注入を避けることができ、土質試料採取時に、地中孔の周辺地盤への影響を極力排除することができる。また、本発明にかかる土質試料サンプラーは、採取される土質試料に泥水や気泡など、人工物が混入する危険性がなく、不撹乱状態で、土質試料を取り出すことができる。 The soil sampler according to the present invention adopts a gas flow as a slime carrier, so it is possible to avoid the injection of muddy water and bubbles into the ground, and to eliminate the influence of the underground hole on the surrounding ground as much as possible when collecting soil samples. can do. In addition, the soil sample sampler according to the present invention can take out the soil sample in an undisturbed state without the risk of mixing artificial substances such as muddy water and bubbles into the collected soil sample.
本発明にかかる土質試料の採取方法は、スライムキャリアーとして気体流を採用したので、地盤への泥水や気泡の注入を避けることができ、土質試料採取時に、地中孔の周辺地盤への影響を極力排除することができる方法となる。また、本発明にかかる土質試料の採取方法は、採取される土質試料に泥水や気泡など人工物が混入する危険性がなく、不撹乱状態で、土質試料を取り出すことができる方法となる。 Since the method for collecting soil samples according to the present invention employs a gas flow as a slime carrier, injection of muddy water and air bubbles into the ground can be avoided, and the influence of the underground hole on the surrounding ground can be avoided when collecting soil samples. This is a method that can be eliminated as much as possible. In addition, the method for collecting a soil sample according to the present invention is a method in which the soil sample can be taken out in an undisturbed state without the risk of mixing artificial substances such as muddy water and bubbles into the collected soil sample.
以下、図面を参照して本発明の実施例にかかる土質試料サンプラーと土質試料の採取方法をさらに説明する。本発明の実施例に記載した部材や部分の寸法、材質、形状、その相対位置などは、とくに特定的な記載のない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。 Hereinafter, a soil sampler according to an embodiment of the present invention and a method for collecting a soil sample will be further described with reference to the drawings. The dimensions, materials, shapes, relative positions, etc. of the members and parts described in the embodiments of the present invention are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. It is just an illustrative example.
図1は土質試料サンプラー1の全体概念図であり、図2は土質試料サンプラー1のサンプラー部20の断面説明図であり、図3は当該サンプラー部20を下面側から見た底面図であり、図4はキャリアー分流板20を上面側から見た平面図である。図1、図2に記入した矢印はスライムキャリアーである気体流の流れる方向を示している。
1 is an overall conceptual diagram of the soil sample sampler 1, FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view of a
図1を参照して、土質試料サンプラー1のサンプラー部20はボーリングロッド10に接続されている。駆動装置6で生み出される回転駆動力と上下方向移動の駆動力がスイベルヘッド5を介してボーリングロッド10に伝達される。
With reference to FIG. 1, a
スライムキャリアー源2からスライムキャリアーである気体流が送り出される。本実施例にあっては、スライムキャリアーは空気流であり、スライムキャリアー源2はエアーコンプレッサーである。空気流は空気調整装置3により温度調節、湿度調節、除菌、ろ過などが行われる。空気調整装置3により、試料採取地盤固有の要求に応じた空気流の調整を行うことが出来る。空気調節装置3は土質試料サンプラー1の付加的な構成部分であり、試料採取地盤からの格別の要求がなければ空気調節装置3を省略してもよい。 A gas stream which is a slime carrier is sent out from the slime carrier source 2. In this embodiment, the slime carrier is an air flow, and the slime carrier source 2 is an air compressor. The air flow is subjected to temperature adjustment, humidity adjustment, sterilization, filtration, and the like by the air adjustment device 3. The air conditioner 3 can adjust the air flow according to the requirements specific to the sampling ground. The air conditioner 3 is an additional component of the soil sampler 1, and the air conditioner 3 may be omitted if there is no special requirement from the sampling ground.
空気調節装置3を出た空気流は接続流路7を通ってキャリアースイベル4を介してボーリングロッド10の内部に導かれる。キャリアースイベル4は泥水を使用する従来のボーリング装置に用いるウォータスイベルと同一であり、駆動装置6、スイベルヘッド5、ボーリングロッド10もまた、泥水を使用する従来のボーリング装置に用いる駆動装置、スイベルヘッド、ボーリングロッドと同一である。
The air flow leaving the air conditioner 3 is guided to the inside of the
スライムキャリアー源2、空気調整装置3、駆動装置6は地表面11に置かれている。地中孔12は土質試料の採取に伴い地盤に地下に向って掘り進められる孔である。ボーリングロッド10中を下方に進んだ空気流は、後述する土質試料採取時に生じるスライム(掘削屑)とともに地表に向けて進行する。地中孔12の中では、空気流はボーリングロッド10の外周と地中孔12の孔壁間の間隙を通過する。
The slime carrier source 2, the air conditioning device 3, and the driving device 6 are placed on the
地中孔12の地表開口部に集気マウント41が設けられている。集気マウント41はスライムを含む空気流を集気マウントの出口42に導く。出口42を出た空気流は吸気装置8に至る。吸気装置8は空気流の流れを補助するものであり、スライムキャリアー源2の送気能力などによっては省略することも可能である。
An
吸気装置8を出た空気流は集塵装置9に至る。集塵装置9は内部に複数の網目フィルターを備えており、空気流に搬送されているスライムが網に衝突して落下することにより、空気とスライムを分離するものである。集塵装置9は、他の動作原理に基づくもの(例えば液面衝突式、遠心分離式など)であってもよい。集塵装置9は土質試料採取時の作業環境改善に寄与する。 The air flow leaving the intake device 8 reaches the dust collector 9. The dust collector 9 has a plurality of mesh filters inside, and separates air and slime when the slime conveyed in the air flow collides with the mesh and falls. The dust collector 9 may be based on other operating principles (for example, a liquid level collision type, a centrifugal type, etc.). The dust collector 9 contributes to the improvement of the working environment when collecting soil samples.
集塵装置9の下流又は上流に空気調節装置を付加して、滅菌や脱臭などをおこなってもよい。このようにすれば、衛生面における作業環境が改善される。 An air conditioner may be added downstream or upstream of the dust collector 9 to perform sterilization or deodorization. In this way, the working environment in terms of hygiene is improved.
吸気装置8、集塵装置9は地表面11に設置される。
The intake device 8 and the dust collector 9 are installed on the
図2を参照して、サンプラー部20はボーリングロッド10の下端にサンプラーヘッド21が固定されている。外管22の上端はサンプラーヘッド21に固定されている。外管22は略円筒形である。外管22の上部内側には、キャリアー分流板31が固定されている。キャリアー分流板31の中心部下面側には円柱状の突出部33がある。内管24の上部に設けられたスラストベアリング23を介して、内管24は突出部33と係合している。内管24は略円筒状であり、外管22の中に入れ子状に収められている。
Referring to FIG. 2, the
ボーリングロッド10が回転すると外管22は回転し、外管22内に嵌装された内管24は回転しない。内管24の上面とキャリアー分流板31の下面との間にバネ29が介在しており、外管22の上下移動に伴う内管24の上下移動の衝撃を吸収する。
When the
内管24の下端部全周囲には、カッティングシュー46を備えており、土質試料の内管24内部への収容を補助している。また、内管24の上板には空気抜き孔30が空けられていて、土質試料の内管24内部への収容を補助している。
A cutting
内管24の内側にはアクリル樹脂製のパイプである試料採取管28が嵌装されている。内管24の内周と試料採取管28の外周は隙間無く嵌め合わされている。また、カッティングシュー46の上部内周面と試料採取管28の内周面は面一にされている。試料採取管28は内管24から容易に取り出すことが可能であり、土質試料サンプルを試料採取管28に収容した後、サンプラー部20を地表に引き上げて、試料採取管28を内管24から取り出し、新たな試料採取管を内管24に嵌装して、引続く土質試料の採取を行うことができる。
A
試料採取管28は透明である。透明とは、透明度が、通常85〜100%、好ましくは90〜100%、より好ましくは95〜100%を意味する。また、無色透明であることが好ましいが、有色透明であってもかまわない。この範囲であれば、試料採取管28中の土質試料の採取状況を直ちに目視観察できるので、直ちにフィードバックして、土質試料採取の条件(空気流の圧力、送気量、ボーリングロッドの回転速度や反力の大きさなど)を改善することができる。また、実験室に持ち帰った後にも、観察が容易となる。
The
試料採取管28は、透明アクリル樹脂製に限られず、硬質塩化ビニル管や鉄管であってもよい。さらに、試料採取管28を用いることなく内管に直接土質試料サンプルを収容し、地表に引き上げた後に、適宜の容器に土質試料サンプルを移しかえてもよい。
The
外管22の下端には4個のビット25が取り付けられている。ビット25の個数は1以上であればよい。ボーリングロッド10の回転と下方移動により、ビット25が地盤を円筒状に切削する。
Four
サンプラー部20中で、空気流は、外管22の内周と内管24の外周との間隙を往路26にしてビット25に向って流れる。往路26を通過する空気流はスライムを含まないので、スライム搬送に関する特別の要求はない。よって、往路26の間隔に関して特別の制限はなく、従来の泥水を用いるボーリング装置におけると同様な間隔、例えば外管22の内周直径を95mm、内管の外周直径を90mmとすることができる。
In the
往路26を通って下降した空気流はビット25周辺でその方向を変え、外管22の外周と地中孔12の孔壁との間隙を復路27にして地表方向に向かって流れる。復路27を通過する空気流はスライムを搬送するものである。空気流がスライムを効率よく搬送するためには、復路27の水平面内における間隔は一定値以上必要となる。ここで、水平面内における復路27の間隙はビット25による地盤切削により作り出される。
The air flow descending through the
このため、ビット25は水平面内(すなわち、外管22の回転軸に対して垂直な面内)において、外管22の外側に向かい、外管22の外周よりも通常3mm以上、好ましくは4mm以上、より好ましくは5mm以上、突出している。図3を参照して、ビット25の当該突出長さを間隔dで示している。
For this reason, the
ビット25の当該突出長さdは、スライム搬送の観点から大きくするほうが好ましい。一方、切削に必要なエネルギー、深度進行の速度、スライム量の軽減、地盤負荷の軽減などの観点から、ビット25の当該突出長さdは小さくすることが好ましい。このため、ビット25の突出長さdの上限は、通常10mm以下、好ましくは8mm以下、より好ましくは6mm以下である。
なお、ビット25が複数あり個々のビットの突出長さdが異なる場合には、最も突出長さの長い値を突出長さdとする。
The protrusion length d of the
When there are a plurality of
図4を参照して、分流板31は12個の貫通孔である分流孔32を有する。分流孔32は円柱形状の孔に限られず、その他の形状であってもよい。また、分流孔の個数も12個に限られず、適宜の数であってもよい。
Referring to FIG. 4, the
分流孔32は、ボーリングロッド10内を流れてきた空気流を往路26内に導く役目をする。従来の泥水を使用するボーリング装置にあっては、分流孔は泥水流の絞りの役目を担っている。一方、スライムキャリアーとして気体流を用いる本発明においては、スライム搬送のために、気体の速度増大と共に気体量を大きくすることも必要となる。このため、分流孔32が絞りの役目を担うことは好ましくない。
The diversion holes 32 serve to guide the airflow that has flowed through the
すなわち、分流孔の水平面での断面積(本実施例においては12個の分流孔の断面積の総和)をSとし、前記往路の水平面での断面積をUとしたとき、通常、式(1)の関係が成立することが好ましい。
U≦S 式(1)
より好ましくは、式(2)、さらに好ましくは式(3)の関係が成立することである。
1.14U≦S 式(2)
1.28U≦S 式(3)
That is, when S is the cross-sectional area of the shunt holes in the horizontal plane (the sum of the cross-sectional areas of the twelve shunt holes in this embodiment) and U is the cross-sectional area of the forward path in the horizontal plane, ) Is preferably established.
U ≦ S Formula (1)
More preferably, the relationship of the formula (2), more preferably the formula (3) is established.
1.14U ≦ S Formula (2)
1.28U ≦ S Formula (3)
一方、分流孔の水平面での断面積Sをあまりに大きくすると、空気流を往路26に導く役割が果たせなくなる。このため、分流孔の水平面での断面積Sと、前記往路の水平面での断面積Uの関係は、好ましくは式(4)、より好ましくは式(5)を満足することである。
S≦2.00U 式(4)
S≦1.50U 式(5)
On the other hand, if the cross-sectional area S in the horizontal plane of the diversion holes is too large, the role of guiding the air flow to the
S ≦ 2.00U Formula (4)
S ≦ 1.50U Formula (5)
本発明にかかる土質試料サンプラー1のサンプラー部20において、空気流の流路絞りが開放される部分は、往路26の出口であるビット25の周辺部となり、当該部分で空気流の速度が増大し、スライムの搬送が効率よく行われる。
In the
続いて、本発明にかかる土質試料サンプラーを用いる土質試料の採取方法を説明する。スライムキャリアー源2から空気流を送りながら、駆動装置6を駆動し、ボーリングロッド10を下方に押し付けつつ、ボーリングロッド10を回転させる。ビット25が回転し、地盤が円筒状に切削される。切削により生じるスライムは、空気流に搬送されて地上に排出される。
Then, the sampling method of the soil sample using the soil sample sampler concerning this invention is demonstrated. While the air flow is sent from the slime carrier source 2, the driving device 6 is driven, and the
一方、円筒状に切削された地盤の残部円柱状部分は、試料採取管28内部に収容される。試料採取管28の長さ分ボーリングロッド10が下降した段階で、ボーリングロッド10の回転を止め、サンプラー部20を地表に引き上げ、試料採取管28を取り外して、土質試料を取り出す。必要に応じて、新規の試料採取管を取り付けて、再度、試料採取操作を繰り返す。
On the other hand, the remaining cylindrical portion of the ground cut into a cylindrical shape is accommodated inside the
以上説明した、スライムキャリアーとして用いる空気は、その他の気体であってもよい。気体とは、常温で気体状態にある物質を意味する。例えば、チッソガス、二酸化炭素ガス、アルゴンガスなどが含まれる。これらのなかでは、費用節減の観点から空気が好ましい。一方、チッソガスなど不活性気体を用いれば、土質試料が化学的にも、不撹乱の状態で取り出すことが可能となり、本発明の適用範囲が広がる。 Other air may be sufficient as the air used as a slime carrier demonstrated above. A gas means a substance that is in a gaseous state at room temperature. For example, nitrogen gas, carbon dioxide gas, argon gas and the like are included. Among these, air is preferable from the viewpoint of cost saving. On the other hand, if an inert gas such as nitrogen gas is used, the soil sample can be taken out in an undisturbed state chemically and the scope of application of the present invention is expanded.
本発明にかかる土質試料サンプラー1は、その要旨を変更しない範囲で変形して実施することができる。例えば、外管22の下部にメタルクラウンを固定し、当該メタルクラウンの下端にビットを取り付けてもよい。
The soil sampler 1 according to the present invention can be modified and implemented without changing the gist thereof. For example, a metal crown may be fixed to the lower part of the
また、採取する土質試料が、一定深度(例えば0.5m)以下の部分から開始される場合には、オーガなどを用いて地表下0.5mまで地中孔を掘り、その後に本発明にかかる土質試料サンプラー1を用いて、土質試料を採取することもできる。 In addition, when the soil sample to be collected is started from a portion of a certain depth (for example, 0.5 m) or less, an underground hole is dug up to 0.5 m below the surface using an auger or the like, and then the present invention is applied. A soil sample can also be collected using the soil sampler 1.
本発明にかかる土質試料サンプラーを用いて、粘土と砂が互層構造をなす地盤の土質試料採取を行った。 Using the soil sampler according to the present invention, soil samples were collected from the ground where clay and sand have an alternating layer structure.
使用した土質試料サンプラーの主たる寸法などは以下のとおりである。
外管22の外直径 100mm
外管22の内直径 95mm
内管24の内直径 90mm
ビットの突出長さd 5mm
試料採取管の外直径 75mm
試料採取管の内直径 71mm
試料採取管の長さ 1020mm (1採取地点で、必要に応じて、4〜6本を使用)
The main dimensions of the used soil sampler are as follows.
Outer diameter of
Inner diameter of
Inner diameter of
Bit protruding length d 5mm
Sampling tube outer diameter 75mm
Inner diameter of sampling tube 71mm
Length of sampling tube 1020mm (1-6 sampling points, use 4-6 as needed)
分流孔の水平面での断面積(12個の分流孔の断面積の総和)(S) 942mm2
往路の水平面での断面積(U) 726mm2
(1.30U=S)
エアーコンプレッサー吐出空気量(能力) 3.5m3/min
平均送気圧(実測値) 0.15MPa(ゲージ圧)
平均堀進速度(実測値) 20〜34mm/min
試料採取地点の数 3
Cross-sectional area in horizontal plane of diversion holes (sum of cross-sectional areas of 12 diversion holes) (S) 942 mm 2
Cross-sectional area in the horizontal plane of the outward path (U) 726mm 2
(1.30U = S)
Air compressor discharge air volume (capacity) 3.5m 3 / min
Average air pressure (actual measurement) 0.15 MPa (gauge pressure)
Average moat speed (actual value) 20-34mm / min
Number of sampling points 3
地中深さ4〜6mの土質試料サンプルを取り出すことが出来た。 A soil sample sample having a depth of 4 to 6 m in the ground could be taken out.
本発明にかかる土質試料サンプラーと土質試料の採取方法は、地盤への異物注入が禁止される特殊環境での土質試料の採取に用いることができ、特に、地下水位よりも浅く、粘土や砂に富む地盤における土質試料の採取に利用することができる。 The soil sample sampler and the soil sample collecting method according to the present invention can be used for collecting soil samples in a special environment where foreign matter injection into the ground is prohibited. It can be used to collect soil samples on rich ground.
1 土質試料サンプラー
2 スライムキャリアー源
3 空気調整装置
4 キャリアースイベル
5 スイベルヘッド
6 駆動装置
7 接続流路
8 吸気装置
9 集塵装置
10 ボーリングロッド
11 地表面
12 地中孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Soil sampler 2 Slime carrier source 3 Air conditioning device 4
20 サンプラー部
21 サンプラーヘッド
22 外管
23 スラストベアリング
24 内管
25 ビット
26 往路
27 復路
28 試料採取管
29 バネ
30 空気抜き孔
31 キャリアー分流板
32 分流孔
33 突出部
41 集気マウント
42 出口
46 カッティングシュー
d ビットの突出長さ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
イ.回転駆動する中空のボーリングロッドの下端に固定されたサンプラーヘッドと、
前記サンプラーヘッドに上端が固定された外管と、
スラストベアリングを介して前記外管内に嵌装された非回転式の内管と、
前記外管の下端に固定され、水平面内で、前記外管の外周から前記外管の外側に向って3mm以上10mm以下突出しているビットと、
キャリアースイベルを介して前記ボーリングロッドの内部にスライムキャリアーを送りこむスライムキャリアー源からなり、
前記外管の内周と、前記内管の外周との間隙を前記スライムキャリアーの往路とし、
前記外管の外周と、前記ビットにより穿孔される地中孔の孔壁との間隙を前記スライムキャリアーの復路とする土質試料サンプラーを準備する工程。
ロ.前記ボーリングロッドを回転させつつ地中方向に移動させて、前記ビットにより土層を穿孔し、同時に、前記スライムキャリアー源から気体のみからなるスライムキャリアーを前記キャリアースイベル、前記ボーリングロッドの内部、前記往路、前記ビットの周辺と、前記復路を順に通過させ、前記気体のみからなるスライムキャリアーの流れに乗せてスライムを地表に排出すると共に、前記外管の内部に残された土質試料を、前記内管に収容する工程。
ハ. 前記内管に収容された土質試料を地表に引き上げる工程。 A method for collecting a soil sample in the ground, comprising the following steps.
I. A sampler head fixed to the lower end of a hollow boring rod that is driven to rotate;
An outer tube having an upper end fixed to the sampler head;
A non-rotating inner pipe fitted into the outer pipe via a thrust bearing;
A bit that is fixed to the lower end of the outer tube and protrudes from 3 mm to 10 mm from the outer periphery of the outer tube toward the outside of the outer tube in a horizontal plane;
Consisting of a slime carrier source that feeds the slime carrier into the boring rod via a carrier swivel,
The gap between the inner periphery of the outer tube and the outer periphery of the inner tube is the forward path of the slime carrier,
A step of preparing a soil sample sampler in which a gap between an outer periphery of the outer pipe and a hole wall of an underground hole drilled by the bit is used as a return path of the slime carrier.
B. The boring rod is rotated and moved in the underground direction, and the soil layer is perforated by the bit, and at the same time, the slime carrier consisting only of gas from the slime carrier source is moved to the carrier swivel, the inside of the boring rod, the forward path , Passing the periphery of the bit and the return path in order, placing the slime on the surface of the slime carrier made of only the gas , discharging the slime to the ground surface, and the soil sample remaining in the outer pipe, The process to accommodate in.
C. A step of lifting the soil sample accommodated in the inner pipe to the ground surface.
前記工程イで準備する前記土質試料サンプラーは、
前記サンプラーヘッド内に、前記スライムキャリアーの通路である分流孔を有するキャリアー分流板を設けたものであり、
前記分流孔の水平面での断面積をSとし、前記往路の水平面での断面積をUとしたとき、式(1)の関係が成立する前記土質試料サンプラーであることを特徴とする請求項1に記載した土質試料の採取方法。
U≦S 式(1) In the sampling method of the soil sample according to claim 1,
The soil sample sampler prepared in the step i is
In the sampler head, a carrier flow dividing plate having a flow dividing hole which is a passage of the slime carrier is provided,
2. The soil sample sampler satisfying the relationship of formula (1), where S is a cross-sectional area of the diversion hole in a horizontal plane and S is a cross-sectional area of the forward path in a horizontal plane. Method for collecting soil samples described in 1.
U ≦ S Formula (1)
前記工程イで準備する前記土質試料サンプラーは、
前記内管内に嵌装された試料採取管を有する前記土質サンプラーであり、
前記工程ロにおいて、
前記外管の内部に残された土質試料を、前記内管に収容する過程は、前記外管の内部に残された土質試料を、前記試料採取管に収容する過程であることを特徴とする請求項1乃至2いずれかに記載した土質試料の採取方法。 In the sampling method of the soil sample according to any one of claims 1 to 2,
The soil sample sampler prepared in the step i is
The soil sampler having a sampling tube fitted in the inner tube;
In the process b,
The process of storing the soil sample left in the outer pipe in the inner pipe is a process of storing the soil sample left in the outer pipe in the sampling pipe. The method for collecting a soil sample according to claim 1.
前記試料採取管が、透明アクリル樹脂よりなることを特徴とする請求項3に記載した土質試料の採取方法。 In the method for collecting soil samples according to claim 3,
The method for collecting a soil sample according to claim 3, wherein the sample collection tube is made of a transparent acrylic resin.
前記工程イで準備する前記土質試料サンプラーは、
さらに、地表部に配置される集気マウントを設け、前記集気マウントは前記地中孔の地表開口部を覆うとともに出口を有し、前記出口を集塵装置に接続したものであり、
前記工程ロにおいて、さらに
前記気体のみからなるスライムキャリアーの流れに乗せて地表に排出されるスライムを、前記集塵装置により、前記スライムと前記スライムキャリアーに分離する過程を含む請求項1乃至4いずれかに記載した土質試料の採取方法。 In the sampling method of the soil sample according to any one of claims 1 to 4,
The soil sample sampler prepared in the step i is
Furthermore, an air collecting mount disposed on the ground surface portion is provided, the air collecting mount covers the ground surface opening of the underground hole and has an outlet, and the outlet is connected to a dust collector,
5. The method according to claim 1, further comprising a step of separating the slime discharged on the surface of the slime carrier made of only the gas into the slime and the slime carrier by the dust collector in the step b. A method for collecting soil samples as described above.
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