スウェーデン式サウンディングによる地盤評価技術に関する研究(その2)

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(1)42. C - 03. 第39回地盤工学研究発表会（新潟） 2 0 0 4 年 7 月. スウェーデン式サウンデングによる地盤評価技術に関する研究（その２スクリュー形状の影響） SWS スクリューポイント形状. 日本大学大学院学生会員 ○増田貴之建. 築. 研. 究. 所国際会員. 田村昌仁. 日本大学生産工学部. 正会員. 川村政史. 兼松日産農林. 正会員. 水谷羊介. 基礎地盤コンサルタンツ. 正会員. 秦樹一郎. １．はじめに SWS のスクリューポイントの形状は、長さ 20cm につき１回捻った形状. φ33mm. をしているが、実質捻っていく区間や最大径、捻る前の形状など、ＪIS と CEN で異なっている。20cm につき、１回捻っているので、捻りに沿ってスムーズに地盤中に貫入すれば、貫入量 20cm で１回転、即ち、1m につき５回転することになり、Nsw で考えると 10 の貫入になる。このスムーズに回転貫入する状態は、ねじりこみに対する地盤の抵抗が少ない状態に近いと考えられるが、Wsw の大きさが地盤に対して過大であると、Nsw が 10 以下の状態で貫入し、Wsw が過小であるとトルクを. １回転捻り. 200m. 与えて回転させても空回りに近い回転貫入の状況が得られると考えられる。 SWS のスクリューポイントは、図-1 に示すように四角錐をねじった状況に近く、回転によって救い上げようとする土の量に比較してスクリューの軸部の量を多いので、図-2 に示すようにアースオーガのような螺旋状の羽根と比較して、スクリュー効果がかなり小さく、このスクリュー. 図−１. 効果の特徴を実験的に把握することは難しい。スクリューポイントの回転貫入機構と試験結果の解釈を明確にするためには、スクリュー効果の特徴を把握することが重要であり、今回は第一段階の研究として、通常のスクリューポイントのかわりに螺旋状の. 直径φ. 羽根を取り付け、その螺旋羽根を用いた Nsw と羽根ピッチに応じてスムーズに回転貫入する Nswo の関係を調べることにした。. 肉厚(螺旋の板厚) ピッチ. ２．試験方法. 図−２代表的な使用したスクリュー. ２．１スクリューの寸法・形状表―１、図―２には、使用したスクリューの形状を示す。スクリュー. 表―１スクリューの形状. は、直径 60mm から 100mm で、ピッチは 30mm から 100mm まで、捻り具合は１回転を基本とし、一部で回転との比較も行っている。最近では、このような螺旋羽根を本設の鋼管杭工法に用いたり、サウンデイングの方法として利用する技術開発も進められているので、表― １に示したスクリューを用いた回転貫入挙動を把握することは有用と考えられる。. No. ＡＢＣＤ. 直径φ （mm） 60 80 100 80. ピッチ（mm） 30 30 100 30. 肉厚（mm） 3 3 4.5 3. 長さ（mm） 16.5 16.5 16.5 16.5. ｽｸﾘｭｰ（捻り） 1 1 1 2. ２．２試験手順試験手順は、SWS のロッド先端に写真―１に示した各スクリューを取り付け、一定荷重を加えた後回転貫入させる。回転は、通常の SWS の試験手順と同様、ロッド上端の長さ 60-80cm の回転ハンドルを半回転ごとに断続回転させることを基本とし、適当な間隔でトルク計を用いて回転に要するトルクを測定した。２．３試験現場試験現場は、地表面付近がローム層の地盤である。図―３には、本試験に先立って、通常のスクリューポイントを用いた敷地の地盤 A study on evalution of ground by Swedish weight souding. Nihon University Takayuki Masuda , ISEE Masahito Tamura Kanematsu−NNK Yousuke Mizutani,. Nihon University Masashi Kawamura ,Kisojiban Consultant Kiichiro Hata. - 83 -.

(2) 状況を示す。地盤は、GL から 0.75m まで 20 回前後の回転層となり以下 1.5ｍまで 1kN 自沈となった。また、1.5m から 2.25m まで自沈が続き 0.5 から 0.75kN であり、それ以深 4m まで回転層となる地盤であった。３．試験結果表―２には、スクリューA による Nsw と Wsw の関係を示している。Wsw＝１ｋN 時の Nsw は、Wsw＝0kN 時より小さくなっており、軸力が作用させることにより貫入しやすいことがわかる。表―３には、各スクリューを用いた場合の深度 1.5m から 3.5m までの約 2m の区間における平均 Nsw と Wsw の関係を示す。 Nsw の大きさは、スクリューがピッチ通りに回転貫入することを想定した Nsw の大き図−３柱状図. さに近いが、軸力が小さいほど空回りが生じやすく、Nsw が N 大きくなりやすい傾向にあることがわかる。深さ方向の Nsw の変化は、通常の SWS のスクリューを用いた場合より少ないようである。回転貫入させる際の軸力が大きいほど、ロッドが回転する際にスクリュー上部の土を押し上げる際の反力が増すので貫入しやすいと考えられるが、この効果を回転に要するトルクの大きさを考慮して検討することにした。表―４には、地表面から約１ｍ捻りこむために要するトルクの大きさ（１ｍ区間の平均トルク）と Wsw(kN)の関係を示す。この結果から判断すると、Wsw が大きいほど少ないトルクで貫入していることがわかる。このような回転貫入挙動を、貫入に要する外力仕事 Wo の大きさに着目して調べること. A. にした。外力仕事は、トルク仕事 Wtrq と軸力仕事 Waxi に大別でき、深度方向に１ｍ貫入. B. させるための仕事量がそれぞれ次式で現すことができる。 Wtrq＝Tr・２π・Nsw/2＝Tr・Nsw・π（N・m）. （１）. Waxi＝Wsw・1000・１＝Wsw（N・ｍ）. （２）. １ｍ貫入させるために要する外力仕事の合計 Wex は、Wtrq と Waxi の和であるため、Wsw ＝0 及び 1kN の場合における外力仕事を比較することにした。ただし、ここではトルク測定区間における Nsw に関しては詳細な記録がないため、スクリューがピッチ通り回転貫入するための Nsw を想定することにし、ピッチ 30mm を想定し、スクリューA,B,D では全て Nsw＝66 を想定した。. C. 表-３、表-4 において、スクリューA,B,D が 1m 回転貫入させるための外力仕事（Nm）の合計は、それぞれ 6424Nm、7875Nm、9533Nm であり、一方、Wsw=1kN における外力仕事（Nm）. D 写真−１. の合計は、4937Nｍ、7838Nm、9704Nｍとなっている。今回の試算は、多くの仮定を含むため、厳密なものではないが、オーダー的にはスクリューが同一であれば Wsw が異なっていても外力仕事の合計としては大きな差異はないことが伺える。また、スクリューA,B,D は、羽根ピッチがすべて 30mm であるが、羽根 A は B,D と比較して羽根径が小さく、その分だけ少ない仕事量で貫入していることがわかる。また、羽根 D は、羽根 B と羽根径は同一であるが、羽根が２回転となっているため、回転させるための摩擦抵抗などが大きくなるため、羽根 B よりも大きい仕事量を必要としていると考えられる。今後、さらに実証的な検討を行い、スクリューポイントや螺旋状スクリューの回転貫入機構を仕事量やエネルギーの観点から検討する予定である。表−３各スクリューを用いた平均 Nsw. 表−２スクリューＡを用いた試験結果. 貫入深さＤ. 貫入量Ｌ. （m） -1.75 -2.00 -2.25 -2.50 -2.75 -3.00 -3.25 -3.50. （cm） 25 25 25 25 25 25 25 25. 1mあたりの半回転数Nsw Wsw＝0kN. Wsw＝1kN. 92 96 96 92 92 96 96 100. 28 52 44 48 44 40 40 44. No. A B C D. ピッチ（mm） 30 30 100 30. ｽｸﾘｭｰ Nsw計算値（捻り）ピッチ通り 1 67 1 67 1 20 2 67. Nsw Wsw=0kN 44 68 20 68. Wsw=0kN 96 90 24 70. 表−４地表から約 1m までのトルク平均値. No. A B C D. - 84 -. 直径φ （mm） 60 80 100 80. ピッチ（mm） 30 30 100 30. ｽｸﾘｭｰ（捻り） 1 1 1 2. トルク（Nm） Wsw=0kN Wsw=1kN 31 19 38 33 52 46 42.

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