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JP2018168655A - Soil determination method - Google Patents

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JP2018168655A JP2017068846A JP2017068846A JP2018168655A JP 2018168655 A JP2018168655 A JP 2018168655A JP 2017068846 A JP2017068846 A JP 2017068846A JP 2017068846 A JP2017068846 A JP 2017068846A JP 2018168655 A JP2018168655 A JP 2018168655A
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昭彦 大島
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Hitoshi Ichimura
仁志 市村
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  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Abstract

【課題】摩擦音に基づく土質の判定の精度を向上させることができる土質判定方法を提供する。【解決手段】以下の(1)〜(4)のステップを含む土質判定方法が提供される。(1)マイクを有するデバイスを土の中に挿入するステップ。(2)前記デバイスと前記土との摩擦音を前記マイクにより計測するステップ。(3)前記マイクにより計測された前記摩擦音のデータを、前記デバイスの伝達関数に基づいて補正することにより、前記摩擦音の音源のデータを導出するステップ。(4)前記音源のデータに基づいて、前記土の性質を判定するステップ。【選択図】図5PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a soil quality determination method capable of improving the accuracy of soil quality determination based on friction noise. SOLUTION: A soil quality determination method including the following steps (1) to (4) is provided. (1) The step of inserting a device having a microphone into the soil. (2) A step of measuring the frictional sound between the device and the soil with the microphone. (3) A step of deriving the data of the sound source of the fricative sound by correcting the data of the fricative sound measured by the microphone based on the transfer function of the device. (4) A step of determining the properties of the soil based on the data of the sound source. [Selection diagram] Fig. 5

Description

本発明は、土と土の中に挿入されたデバイスとの摩擦音に基づいて土質を判定する土質判定方法、装置及びプログラムに関する。   The present invention relates to a soil quality determination method, apparatus, and program for determining soil quality based on friction sound between soil and a device inserted into the soil.

土木や建築等の分野で行われる地盤調査時には、地盤の硬さ(強さ)を計測するためにしばしばサウンディングと呼ばれる試験が実施される。サウンディングとは、ロッドの先端に取り付けられた抵抗体を土中に挿入し、抵抗体の土中への貫入時や土中での回転時等の抵抗を計測する試験である。サウンディングの方法としては、標準貫入試験、静的・動的コーン貫入試験、スウェーデン式貫入試験等の様々な方法が知られている。サウンディングでは、地盤の硬さを評価できるに留まり、例えば、粒度を判定することができない。そのため、粒度の分析を行う場合には、現地盤から土のサンプルが採取され(サンプリング)、このサンプルが実験室に持ち帰られて分析される(室内試験)のが一般的である。しかしながら、サンプリング及び室内試験を行うとなると、費用も時間もかかることになる。そのため、原位置試験により粒度等の土質を分析するための技術も提案されている(特許文献1及び非特許文献1,2等参照)。   When conducting ground surveys in the fields of civil engineering and architecture, a test called sounding is often performed to measure the hardness (strength) of the ground. Sounding is a test in which a resistor attached to the tip of a rod is inserted into the soil and the resistance is measured when the resistor penetrates into the soil or rotates in the soil. As a sounding method, various methods such as a standard penetration test, a static / dynamic cone penetration test, and a Swedish penetration test are known. In sounding, it is only possible to evaluate the hardness of the ground, and for example, the particle size cannot be determined. Therefore, when analyzing the particle size, it is common to take a soil sample from the local board (sampling) and bring this sample back to the laboratory for analysis (in-house test). However, sampling and laboratory tests are expensive and time consuming. Therefore, techniques for analyzing soil properties such as grain size by in-situ tests have also been proposed (see Patent Document 1, Non-Patent Documents 1 and 2, etc.).

特許文献1には、貫入試験に用いられるロッドの先端に取り付けられたコーンにマイクを内蔵し、ロッドが土の中に貫入されるときのコーンと土との摩擦音を検出し、この波形を解析することが開示されている。また、特許文献1では、摩擦音のスペクトルは土の平均粒径に影響を受ける点が指摘されている。   In Patent Document 1, a microphone is built in the cone attached to the tip of the rod used for the penetration test, the friction sound between the cone and the soil when the rod penetrates into the soil is detected, and this waveform is analyzed. Is disclosed. Patent Document 1 points out that the spectrum of frictional sound is affected by the average particle size of the soil.

非特許文献1,2には、動的コーン貫入試験に用いられるロッドの先端に取り付けられたコーンにマイクを内蔵し、コーンと土との摩擦音を計測することが開示されている。非特許文献1,2では、摩擦音と細粒分又は粗粒分含有率等との関係が考察されている。   Non-Patent Documents 1 and 2 disclose that a microphone is built in a cone attached to the tip of a rod used for a dynamic cone penetration test, and friction noise between the cone and soil is measured. Non-Patent Documents 1 and 2 discuss the relationship between frictional sound and the content of fine particles or coarse particles.

特開昭63−279139号公報JP-A 63-279139

水野建人、他7名,「大型動的コーン貫入試験による貫入コーンと地盤の摩擦音と地盤物性の関係の考察」,第51回地盤工学研究発表会講演集,NO.92,pp.183〜184,2016年Kento Mizuno and 7 others, “Consideration of the relationship between the frictional sound of the penetration cone and the ground by the large dynamic cone penetration test and the physical properties of the ground”, 51st Geotechnical Research Conference Lecture, NO. 92, pp. 183-184, 2016

山田卓、他5名,「大型動的コーン貫入試験による地盤の液状化判定のための音を利用した粒度評価の試み」,第49回地盤工学研究発表会講演集,NO.107,pp.213〜214,2014年Takashi Yamada and 5 others, "Trial of particle size evaluation using sound for ground liquefaction judgment by large dynamic cone penetration test", 49th Geotechnical Research Conference Lecture, NO. 107, pp. 213-214, 2014

しかしながら、特許文献1及び非特許文献1,2の方法では、依然として摩擦音に基づく土質の判定の精度は十分でない。この点、本発明者らは、その原因の1つは、マイクが摩擦音の音源の波形を正確に捉えていないことにあると考えた。すなわち、マイクにより計測される波形は、マイクの応答特性の影響を受けており、音源の波形そのものではない。また、試験環境ごとにマイクやこれを含むデバイスが異なると、これらの応答特性も変化するため、結果がバラついてしまうことになる。これでは、正確な土質の判定が行えない。   However, the methods of Patent Document 1 and Non-Patent Documents 1 and 2 still do not have sufficient accuracy for determining soil quality based on frictional sound. In this regard, the present inventors have considered that one of the causes is that the microphone does not accurately capture the waveform of the frictional sound source. That is, the waveform measured by the microphone is affected by the response characteristics of the microphone, and is not the waveform of the sound source itself. In addition, if the microphone and the device including the microphone are different for each test environment, the response characteristics change, and the results vary. This makes it impossible to accurately determine the soil quality.

本発明は、摩擦音に基づく土質の判定の精度を向上させることができる土質判定方法、装置及びプログラムを提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the soil determination method, apparatus, and program which can improve the precision of the determination of the soil based on a friction sound.

第1観点に係る土質判定方法は、以下のステップを含む。
(1)マイクを有するデバイスを土の中に挿入するステップ
(2)前記デバイスと前記土との摩擦音を前記マイクにより計測するステップ
(3)前記マイクにより計測された前記摩擦音のデータを、前記デバイスの伝達関数に基づいて補正することにより、前記摩擦音の音源のデータを導出するステップ
(4)前記音源のデータに基づいて、前記土の性質を判定するステップ
The soil quality determination method according to the first aspect includes the following steps.
(1) Inserting a device having a microphone into the soil (2) Measuring friction sound between the device and the soil with the microphone (3) Data on the friction sound measured by the microphone (4) Determining the property of the soil based on the sound source data by deriving the sound source data of the friction sound by correcting based on the transfer function of

第2観点に係る土質判定方法は、第1観点に係る土質判定方法であって、上記(4)のステップは、前記音源のデータに基づいて、前記土の粒度特性値を判定することを含む。   A soil quality determination method according to a second aspect is a soil quality determination method according to the first aspect, wherein the step (4) includes determining a particle size characteristic value of the soil based on data of the sound source. .

第3観点に係る土質判定方法は、第1観点又は第2観点に係る土質判定方法であって、上記(4)のステップは、前記音源のデータに基づいて、前記摩擦音の前記音源での音圧を算出し、前記音圧に応じて前記土の性質を判定することを含む。   The soil determination method according to the third aspect is the soil determination method according to the first or second aspect, wherein the step (4) is based on the sound source data and the sound of the friction sound at the sound source is detected. Calculating a pressure, and determining a property of the soil according to the sound pressure.

第4観点に係る土質判定方法は、第1観点から第3観点のいずれかに係る土質判定方法であって、前記デバイスは、前記マイクを収容するコーンをさらに有し、前記コーンは、ロッドの先端に固定されている。前記デバイスを前記土の中に挿入するステップは、前記ロッドに力を加えて前記コーンを前記土の中に貫入することを含む。   A soil determination method according to a fourth aspect is the soil determination method according to any of the first to third aspects, wherein the device further includes a cone that houses the microphone, and the cone is a rod It is fixed at the tip. Inserting the device into the soil includes applying a force to the rod to penetrate the cone into the soil.

第5観点に係る土質判定方法は、第4観点に係る土質判定方法であって、以下のステップをさらに含む。
(5)前記ロッドを回転させるステップ
(6)前記ロッドの回転中に、前記ロッドに作用する周面摩擦を計測するステップ
上記(2)のステップは、前記ロッドの回転中に実行される。
The soil quality determination method according to the fifth aspect is a soil quality determination method according to the fourth aspect, and further includes the following steps.
(5) Step of rotating the rod (6) Step of measuring peripheral friction acting on the rod during rotation of the rod The step of (2) is executed during rotation of the rod.

第6観点に係る土質判定装置は、マイクを有するデバイスが挿入された土の性質を判定する土質判定装置であって、取得部と、補正部と、判定部とを備える。前記取得部は、前記マイクにより計測された前記デバイスと前記土との摩擦音のデータである計測データを取得する。前記補正部は、前記計測データを、前記デバイスの伝達関数に基づいて補正することにより、前記摩擦音の音源のデータを導出する。前記判定部は、前記音源のデータに基づいて、前記土の性質を判定する。   A soil determination device according to a sixth aspect is a soil determination device that determines the property of soil into which a device having a microphone is inserted, and includes an acquisition unit, a correction unit, and a determination unit. The acquisition unit acquires measurement data that is data of friction sound between the device and the soil measured by the microphone. The correction unit derives data of the sound source of the frictional sound by correcting the measurement data based on a transfer function of the device. The determination unit determines the property of the soil based on the data of the sound source.

第7観点に係る土質判定プログラムは、マイクを有するデバイスが挿入された土の性質を判定する土質判定プログラムであって、以下のステップ(1)〜(3)をコンピュータに実行させる。
(1)前記マイクにより計測された前記デバイスと前記土との摩擦音のデータである計測データを取得するステップ
(2)前記計測データを、前記デバイスの伝達関数に基づいて補正することにより、前記摩擦音の音源のデータを導出するステップ
(3)前記音源のデータに基づいて、前記土の性質を判定するステップ
The soil determination program according to the seventh aspect is a soil determination program for determining the property of soil in which a device having a microphone is inserted, and causes the computer to execute the following steps (1) to (3).
(1) Obtaining measurement data that is data of friction sound between the device and the soil measured by the microphone (2) Correcting the measurement data based on a transfer function of the device, thereby obtaining the friction sound (3) Determining the properties of the soil based on the sound source data

本発明によれば、土の中に挿入されたデバイスに含まれるマイクにより、デバイスと土との摩擦音が計測される。そして、マイクにより計測された摩擦音のデータが、デバイスの伝達関数に基づいて補正されることにより、摩擦音の音源のデータが導出される。すなわち、マイクにより計測された摩擦音のデータから、マイクを含むデバイスの応答特性がキャンセルされる。そして、この補正後の摩擦音のデータに基づいて、土質が判定される。以上より、マイクにより計測された摩擦音のデータから、マイクを含むデバイスの応答特性の影響が排除されるため、摩擦音に基づく土質の判定の精度を向上させることができる。   According to the present invention, the friction sound between the device and the soil is measured by the microphone included in the device inserted into the soil. Then, the data of the frictional sound measured by the microphone is corrected based on the transfer function of the device, whereby the data of the sound source of the frictional sound is derived. That is, the response characteristic of the device including the microphone is canceled from the data of the frictional sound measured by the microphone. The soil quality is determined based on the corrected frictional sound data. As described above, since the influence of the response characteristics of the device including the microphone is excluded from the data of the frictional sound measured by the microphone, it is possible to improve the accuracy of the determination of the soil quality based on the frictional sound.

本発明の一実施形態に係る土質判定方法を実施するための試験装置の全体構成図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The whole block diagram of the testing apparatus for enforcing the soil judgment method concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るコーンを含むデバイスの拡大断面図。1 is an enlarged cross-sectional view of a device including a cone according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る試験装置のブロック構成図。The block block diagram of the test apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る摩擦音に基づく土質判定処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of the soil quality determination process based on the friction sound which concerns on one Embodiment of this invention. 音源波形データの抽出の原理を概念的に説明する図。The figure which illustrates notionally the principle of extraction of sound source waveform data. 3種類のコーンの伝達関数を示すグラフ。The graph which shows the transfer function of three types of cones. 図6の3種類のコーンを用いた場合の計測波形を示すグラフ。The graph which shows the measurement waveform at the time of using three types of cones of FIG. 図6の3種類のコーンを用いた場合の音源波形を示すグラフ。The graph which shows the sound source waveform at the time of using 3 types of cones of FIG. 標準貫入試験による土質判定の結果と、摩擦音に基づく土質判定の結果とを比較したグラフ。The graph which compared the result of the soil quality judgment by a standard penetration test, and the result of the soil quality judgment based on a friction sound.

以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る土質判定方法、装置及びプログラムについて説明する。   Hereinafter, a soil determination method, apparatus, and program according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

<1.試験装置の全体構成>
図1は、本実施形態に係る土質判定方法を実施するための試験装置100の全体構成図である。本実施形態に係る土質判定方法は、通常の動的コーン貫入試験を含み、地盤の硬さ(強さ)を計測すると同時に、地盤の粒度分析を行う。図1に示すとおり、試験装置100は、動的コーン貫入試験機1と、動的コーン貫入試験機1の動作を制御する制御装置2とを備えている。制御装置2は、地盤の硬さ(強さ)を表すN値及び周面摩擦を計測する他、動的コーン貫入試験時に土の中に挿入されるコーン12と土との摩擦音のデータに基づいて粒度特性値を判定する。この摩擦音は、後述されるコーン12内に収容されているマイク3により計測される。以下、試験機1及び制御装置2の構成について詳細に説明する。
<1. Overall configuration of test equipment>
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a test apparatus 100 for carrying out the soil determination method according to the present embodiment. The soil determination method according to the present embodiment includes a normal dynamic cone penetration test, and measures the hardness (strength) of the ground and simultaneously performs a grain size analysis of the ground. As shown in FIG. 1, the test apparatus 100 includes a dynamic cone penetration tester 1 and a control device 2 that controls the operation of the dynamic cone penetration tester 1. The control device 2 measures the N value representing the hardness (strength) of the ground and the peripheral friction, and also based on the friction sound data between the cone 12 and the soil inserted into the soil during the dynamic cone penetration test. To determine the particle size characteristic value. This friction sound is measured by the microphone 3 housed in a cone 12 described later. Hereinafter, the configuration of the testing machine 1 and the control device 2 will be described in detail.

<2.各部の構成>
<2−1.動的コーン貫入試験機>
図1に示すとおり、動的コーン貫入試験機1は、ロッド11と、ロッド11の先端に固定されているコーン12を有するデバイス10とを備えている。ロッド11は、上下方向に延びている。コーン12は、先端部が円錐状に尖った部材であり、円錐の頂点が下方を向くようにロッド11の下端に連結されている。
<2. Configuration of each part>
<2-1. Dynamic cone penetration testing machine>
As shown in FIG. 1, the dynamic cone penetration tester 1 includes a rod 11 and a device 10 having a cone 12 fixed to the tip of the rod 11. The rod 11 extends in the vertical direction. The cone 12 is a member whose tip is pointed in a conical shape, and is connected to the lower end of the rod 11 so that the apex of the cone faces downward.

また、試験機1は、ハンマー14と、ハンマー14を上下方向に沿って自由落下させるためのハンマーガイド15とを備えている。ハンマー14は、ハンマーガイド15に沿って自由落下したときにロッド11の上端部に下向きの力を加え、当該力によりコーン12を土中に貫入するための打撃装置である。ハンマー14は、上下方向に延びる中心軸を有する円柱状の部材であり、中心軸に沿って中央開口を有している。ハンマーガイド15は、上下方向に延びる棒状の部材であり、ハンマー14の中央開口に挿入されている。ハンマー14の中央開口を画定する面と、ハンマーガイド15の外周面とは実質的に摩擦なくスライドするように構成されている。また、試験機1は、ロッド11の上端部を受け取るとともに、ハンマーガイド15の下端部を受け取るアンビル13を備えている。そのため、自由落下したハンマー14はアンビル13に衝突し、このときの衝撃力がアンビル13を介してロッド11へと伝達される。なお、ハンマー14は、図示されない昇降装置により持ち上げられ、その後、自由落下させられる。昇降装置の動作は、制御装置2により制御される。試験機1は、ハンマー14の落下回数を計測するカウンター20を備えている。   The testing machine 1 also includes a hammer 14 and a hammer guide 15 for allowing the hammer 14 to freely fall along the vertical direction. The hammer 14 is a striking device for applying a downward force to the upper end portion of the rod 11 when freely falling along the hammer guide 15 and penetrating the cone 12 into the soil by the force. The hammer 14 is a columnar member having a central axis extending in the vertical direction, and has a central opening along the central axis. The hammer guide 15 is a bar-like member extending in the vertical direction, and is inserted into the central opening of the hammer 14. The surface defining the central opening of the hammer 14 and the outer peripheral surface of the hammer guide 15 are configured to slide substantially without friction. The testing machine 1 also includes an anvil 13 that receives the upper end of the rod 11 and the lower end of the hammer guide 15. Therefore, the free-falling hammer 14 collides with the anvil 13, and the impact force at this time is transmitted to the rod 11 through the anvil 13. Note that the hammer 14 is lifted by a lifting device (not shown), and then freely dropped. The operation of the lifting device is controlled by the control device 2. The testing machine 1 includes a counter 20 that measures the number of drops of the hammer 14.

また、試験機1は、トルク計測装置16を備えている。トルク計測装置16は、ロッド11を回転させるとともに、ロッド11の回転時に生じるトルクを計測する。トルク計測装置16は、本実施形態では、ロッド11を掴むことができるように構成されているスイベルヘッドと、ロッド11を掴んだ状態のスイベルヘッドを回転させる油圧モーターとを有している。スイビルヘッド及び油圧モーターの動作は、制御装置2により制御される。制御装置2は、油圧モーターによりロッド11を回転させたときの油圧力をトルクに換算し、さらにこのトルクに基づいてロッド11に作用する周面摩擦を導出する。   Further, the testing machine 1 includes a torque measuring device 16. The torque measuring device 16 rotates the rod 11 and measures torque generated when the rod 11 rotates. In this embodiment, the torque measuring device 16 includes a swivel head configured to be able to grip the rod 11 and a hydraulic motor that rotates the swivel head in a state where the rod 11 is gripped. The operations of the swivel head and the hydraulic motor are controlled by the control device 2. The control device 2 converts the oil pressure when the rod 11 is rotated by the hydraulic motor into torque, and derives the peripheral friction acting on the rod 11 based on this torque.

以上のコーン12、ロッド11、アンビル13、並びにハンマー14及びハンマーガイド15は、同軸に位置合わせされており、この順に下から上へと配置されている。また、トルク計測装置16は、アンビル13の下においてロッド11を囲むように配置されている。これらの要素11〜16は、地面の上に設置される支持台17と、支持台から上方へ延びるフレーム18と、さらに支持台17及びフレーム18が倒れないように支える支柱19とにより地面上で支持される。支柱19は、フレーム18から地面に向かって斜めに延びる棒状の部材であり、地面側の先端部が地面に打ち込まれる。   The cone 12, the rod 11, the anvil 13, the hammer 14, and the hammer guide 15 are aligned coaxially, and are arranged from the bottom to the top in this order. Further, the torque measuring device 16 is arranged so as to surround the rod 11 under the anvil 13. These elements 11 to 16 are supported on the ground by a support base 17 installed on the ground, a frame 18 extending upward from the support base, and a support column 19 that supports the support base 17 and the frame 18 so as not to fall down. Supported. The support column 19 is a rod-like member that extends obliquely from the frame 18 toward the ground, and the tip on the ground side is driven into the ground.

図2は、コーン12を含むデバイス10の拡大断面図である。同図に示すとおり、コーン12には内部空間が形成されており、デバイス10は、この内部空間に収容されているマイク3を有する。マイク3が設置されるマイク室は、コーン12の中心軸に位置合わせされている。コーン12は、金属製であり、本実施形態ではステンレス鋼製である。マイク3は、土の中のコーン12と土との摩擦音を計測するための収音機であり、本実施形態ではコンデンサマイクである。また、本実施形態では、マイク3はマイク室内で固定されており、ハンマー14の打撃による衝撃でマイク3が脱落しないよう、マイク3の収容されているマイク室内の隙間にはエポキシ樹脂が充填されている。さらに、本実施形態では、マイク3の収容されているマイク室の入口を覆うように、カバー31がねじ32によりコーン12の内壁面に対し固定されている。さらに、カバー31は、バネ33によりコーン12の内壁面に対しマイク室側に向かって付勢されている。   FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the device 10 including the cone 12. As shown in the figure, an internal space is formed in the cone 12, and the device 10 has a microphone 3 accommodated in the internal space. The microphone chamber in which the microphone 3 is installed is aligned with the central axis of the cone 12. The cone 12 is made of metal, and is made of stainless steel in the present embodiment. The microphone 3 is a sound collector for measuring the frictional sound between the cone 12 in the soil and the soil, and is a condenser microphone in this embodiment. In the present embodiment, the microphone 3 is fixed in the microphone chamber, and the gap in the microphone chamber in which the microphone 3 is accommodated is filled with epoxy resin so that the microphone 3 does not fall off due to the impact of the hammer 14 being hit. ing. Furthermore, in the present embodiment, the cover 31 is fixed to the inner wall surface of the cone 12 with screws 32 so as to cover the entrance of the microphone chamber in which the microphone 3 is accommodated. Further, the cover 31 is biased toward the microphone chamber side by the spring 33 with respect to the inner wall surface of the cone 12.

図2には、ロッド11の下端部も示されている。ロッド11は、同図に示すとおり、中空形状である。そして、ロッド11のこの中央開口を通って、マイク3から制御装置2までケーブル3aが延びている。ケーブル3aは、マイク3と制御装置2とを接続する通信線であり、マイク3により計測された摩擦音のデータを制御装置2に送信する。また、試験機1は、マイクアンプ4を備えており、ケーブル3aは、マイク3とマイクアンプ4とを接続するとともに、マイクアンプ4と制御装置2とを接続する。マイクアンプ4は、マイク3により計測された摩擦音のデータを増幅した後、制御装置2に出力する。   FIG. 2 also shows the lower end of the rod 11. The rod 11 has a hollow shape as shown in FIG. A cable 3 a extends from the microphone 3 to the control device 2 through this central opening of the rod 11. The cable 3 a is a communication line that connects the microphone 3 and the control device 2, and transmits frictional sound data measured by the microphone 3 to the control device 2. The testing machine 1 includes a microphone amplifier 4, and a cable 3 a connects the microphone 3 and the microphone amplifier 4 and connects the microphone amplifier 4 and the control device 2. The microphone amplifier 4 amplifies the frictional sound data measured by the microphone 3 and then outputs the amplified data to the control device 2.

<2−2.制御装置>
制御装置2は、動的コーン貫入試験機1の各部の動作を制御するとともに、動的コーン貫入試験機1の各部から各種計測データを取得し、この計測データに基づいて土質を判定する装置である。図3に、試験装置100のブロック構成図を示す。図3に示す通り、制御装置2は、表示部21、入力部22、記憶部23、制御部24及び通信部25を有する。これらの部21〜25は、バス線26を介して互いに接続されている。
<2-2. Control device>
The control device 2 is a device that controls the operation of each part of the dynamic cone penetration testing machine 1, acquires various measurement data from each part of the dynamic cone penetration testing machine 1, and determines the soil quality based on this measurement data. is there. FIG. 3 shows a block configuration diagram of the test apparatus 100. As illustrated in FIG. 3, the control device 2 includes a display unit 21, an input unit 22, a storage unit 23, a control unit 24, and a communication unit 25. These parts 21 to 25 are connected to each other via a bus line 26.

表示部21は、液晶ディスプレイ等で構成されており、各種画面をオペレータに対し表示するユーザーインターフェースである。入力部22は、操作ボタンやタッチパネル等で構成されており、制御装置2及び動的コーン貫入試験機1に対するオペレータからの操作を受け付けるユーザーインターフェースである。通信部25は、動的コーン貫入試験機1の各部との通信を可能にする通信インターフェースである。上述したマイク3及びマイクアンプ4は、ケーブル3aを介して通信部25に接続されている。また、上述したハンマー14の昇降機構、カウンター20及びトルク計測装置16も、通信部25に接続されている。記憶部23は、ハードディスク、フラッシュメモリ等の不揮発性の記憶装置から構成されている。記憶部23内には、制御装置2及び動的コーン貫入試験機1に後述する動作を実行させるためのプログラム6が格納されている。   The display unit 21 is configured by a liquid crystal display or the like, and is a user interface that displays various screens to the operator. The input unit 22 includes an operation button, a touch panel, and the like, and is a user interface that receives operations from the operator for the control device 2 and the dynamic cone penetration tester 1. The communication unit 25 is a communication interface that enables communication with each unit of the dynamic cone penetration testing machine 1. The microphone 3 and the microphone amplifier 4 described above are connected to the communication unit 25 via the cable 3a. In addition, the lifting mechanism of the hammer 14, the counter 20, and the torque measuring device 16 are also connected to the communication unit 25. The storage unit 23 includes a nonvolatile storage device such as a hard disk or a flash memory. Stored in the storage unit 23 is a program 6 for causing the control device 2 and the dynamic cone penetration tester 1 to perform an operation described later.

制御部24は、CPU、ROM及びRAM等から構成されており、記憶部23内に格納されているプログラム6を読み出して実行することにより、仮想的に打撃制御部24a、トルク計測部24b、音計測部24c、補正部24d及び土質判定部24eとして動作する。各部24a〜24eの動作については、後述する。   The control unit 24 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and reads and executes the program 6 stored in the storage unit 23, thereby virtually hitting the control unit 24a, the torque measurement unit 24b, and the sound. It operates as a measurement unit 24c, a correction unit 24d, and a soil determination unit 24e. The operation of each unit 24a to 24e will be described later.

<3.土質判定方法>
次に、試験装置100により実施される土質判定方法について説明する。まず、土質の判定を行う対象となる地面上に図1のように動的コーン貫入試験機1を設置し、コーン12を土の中に挿入する。
<3. Soil determination method>
Next, a soil determination method performed by the test apparatus 100 will be described. First, the dynamic cone penetration testing machine 1 is installed on the ground to be subjected to soil quality determination as shown in FIG. 1, and the cone 12 is inserted into the soil.

続いて、オペレータが入力部22に対し所定の操作を行うと、打撃制御部24aは上述した昇降機構を駆動し、ハンマー14を所定の高さ位置からアンビル13に向けて自由落下させる。打撃制御部24aは、このハンマー14による打撃を繰り返すことにより、コーン12に下向きの力を加え、コーン12を徐々に土の中深くに貫入してゆく。そして、コーン12が土の中へ所定の距離(例えば、20cm)だけより深く潜り込む度に、ハンマー14による打撃を休止させる。このとき、打撃制御部24aは、コーン12が所定の距離だけより深く挿入されるのに要したハンマー14の落下回数をカウンター20から読み出し、これを記憶部23内に記憶する。なお、コーン12の挿入深さは、図示されない計測機器により計測されており、この計測機器による計測データが打撃制御部24aに送信されるものとする。計測機器は、様々な構成とすることができるが、例えば、アンビル13に固定した冶具に固定される巻取り式変位計として実現することもできるし、ロッド11に付されている目盛りを読み取るセンサー等として構成することができる。   Subsequently, when the operator performs a predetermined operation on the input unit 22, the hitting control unit 24 a drives the above-described lifting mechanism and causes the hammer 14 to freely fall from the predetermined height position toward the anvil 13. The striking control unit 24a applies a downward force to the cone 12 by repeating the striking with the hammer 14, and gradually penetrates the cone 12 deeply into the soil. Then, every time the cone 12 enters deeper into the soil by a predetermined distance (for example, 20 cm), the hit with the hammer 14 is stopped. At this time, the hitting control unit 24 a reads the number of drops of the hammer 14 required for inserting the cone 12 deeper by a predetermined distance from the counter 20 and stores it in the storage unit 23. It is assumed that the insertion depth of the cone 12 is measured by a measuring device (not shown), and measurement data by the measuring device is transmitted to the hitting control unit 24a. The measuring device can have various configurations. For example, it can be realized as a winding displacement meter fixed to a jig fixed to the anvil 13, or a sensor that reads a scale attached to the rod 11. Etc. can be configured.

トルク計測部24bは、打撃の休止期間にトルク計測装置16を駆動し、ロッド11を回転させる。また、トルク計測部24bは、トルク計測装置16を介してこのときに生じるトルク(最大回転トルク等)を計測し、このトルクに基づいて地盤に対するロッド11の周面摩擦(摩擦力、摩擦抵抗等)を計測する。トルク及び周面摩擦の値は、記憶部23内に記憶される。トルクの計測が終わると、ハンマー14による打撃が再開する。そして、コーン12が土の中へ所定の深さだけさらに深く挿入されると、再び同様のトルクの計測が行われる。   The torque measuring unit 24b drives the torque measuring device 16 to rotate the rod 11 during the striking pause period. Further, the torque measuring unit 24b measures the torque (maximum rotational torque or the like) generated at this time via the torque measuring device 16, and based on this torque, the peripheral surface friction (friction force, frictional resistance, etc.) of the rod 11 with respect to the ground. ). The values of torque and circumferential friction are stored in the storage unit 23. When the torque measurement is finished, the hammer 14 is restarted. When the cone 12 is further inserted into the soil by a predetermined depth, the same torque is measured again.

打撃の休止期間には、トルクの計測だけでなく、コーン12と土との摩擦音の計測も行われる。摩擦音の計測は、ロッド11及びデバイス10の回転中に行われる。図4は、摩擦音に基づく土質判定処理の流れを示すフローチャートである。まず、音計測部24cは、マイク3を駆動して、回転中のコーン12とその周辺の土との摩擦音をマイク3に計測させ、マイク3により計測された摩擦音の波形(以下、計測波形という)を表すデータ(以下、計測波形データという)を取得する(ステップS1)。計測波形データは、マイクアンプ4により増幅された後、音計測部24cにより収集される。なお、以下では、増幅後の計測波形データも、単に計測波形データと呼ぶ。計測波形データは、時系列のデータであり、本実施形態では、44.1KHzのサンプリング周期で収集される。計測波形データは、記憶部23内に記憶される。   During the striking stop period, not only the torque is measured, but also the friction sound between the cone 12 and the soil is measured. The measurement of the frictional sound is performed while the rod 11 and the device 10 are rotating. FIG. 4 is a flowchart showing the flow of the soil quality determination process based on the friction sound. First, the sound measuring unit 24c drives the microphone 3 to cause the microphone 3 to measure the frictional sound between the rotating cone 12 and the surrounding soil, and the waveform of the frictional sound measured by the microphone 3 (hereinafter referred to as a measurement waveform). ) (Hereinafter referred to as measurement waveform data) is acquired (step S1). The measured waveform data is amplified by the microphone amplifier 4 and then collected by the sound measuring unit 24c. In the following, the measurement waveform data after amplification is also simply referred to as measurement waveform data. The measurement waveform data is time-series data, and is collected at a sampling period of 44.1 KHz in this embodiment. The measured waveform data is stored in the storage unit 23.

次に、補正部24dは、計測波形データからデバイス10の応答特性、すなわち、マイク3及びコーン12の応答特性がキャンセルされるように、計測波形データを補正する(ステップS2)。これにより、計測波形データから、摩擦音の音源での波形(以下、音源波形という)を表すデータ(以下、音源波形データという)が抽出される。   Next, the correction unit 24d corrects the measurement waveform data so that the response characteristics of the device 10, that is, the response characteristics of the microphone 3 and the cone 12 are canceled from the measurement waveform data (step S2). Thereby, data (hereinafter referred to as sound source waveform data) representing a waveform (hereinafter referred to as sound source waveform) of the frictional sound source is extracted from the measured waveform data.

図5は、音源波形データの抽出の原理を概念的に説明する図である。すなわち、マイク3で収音され、制御装置2に記録される計測波形b(t)は、音源波形a(t)そのものではなく、デバイス10の応答特性を含む波である。この関係を定式化すると、計測波形b(t)は、次式のとおり、音源波形a(t)とデバイス10のインパルス応答関数h(t)との畳み込み積分で表される。なお、tは、時間を表す。
FIG. 5 is a diagram conceptually illustrating the principle of extraction of sound source waveform data. That is, the measurement waveform b (t) collected by the microphone 3 and recorded in the control device 2 is not the sound source waveform a (t) itself but a wave including the response characteristics of the device 10. When this relationship is formulated, the measurement waveform b (t) is expressed by a convolution integral of the sound source waveform a (t) and the impulse response function h (t) of the device 10 as shown in the following equation. Note that t represents time.

ここで、計測波形b(t)のフーリエ変換をB(f)とし、音源波形a(t)のフーリエ変換をA(f)とし、インパルス応答関数h(t)のフーリエ変換をH(f)とすると、次式が成り立つ。
B(f)=A(f)×H(f)
Here, the Fourier transform of the measured waveform b (t) is B (f), the Fourier transform of the sound source waveform a (t) is A (f), and the Fourier transform of the impulse response function h (t) is H (f). Then, the following equation holds.
B (f) = A (f) × H (f)

H(f)は、デバイス10の伝達関数である。なお、h(t)は、デバイス10の伝達関数の時間領域での表記であり、H(f)は、デバイス10の伝達関数の周波数領域での表記である。伝達関数H(f)は、周波数応答関数(振幅スペクトル)と位相スペクトルの一対のスペクトルである。なお、fは、周波数を表す。   H (f) is the transfer function of the device 10. Note that h (t) is a notation in the time domain of the transfer function of the device 10, and H (f) is a notation in the frequency domain of the transfer function of the device 10. The transfer function H (f) is a pair of spectra of a frequency response function (amplitude spectrum) and a phase spectrum. Note that f represents a frequency.

以上の原理に鑑みて、本実施形態では、デバイス10の応答特性を表すパラメータとしての伝達関数H(f)が予め計測され、記憶部23内に格納されている。ステップS2では、補正部24dは、計測波形データを周波数解析し、周波数fを下限周波数(例えば、0kHz〜20Hz程度に設定することができる)から22.1kHzまで変化させながら、この帯域での計測波形b(t)のフーリエ変換B(f)を導出する。次に、補正部24dは、記憶部23内の伝達関数H(f)を参照し、上式に基づいて音源波形a(t)のフーリエ変換A(f)を導出する。続いて、補正部24dは、A(f)を逆フーリエ変換することにより、音源波形a(t)を導出する。   In view of the above principle, in this embodiment, the transfer function H (f) as a parameter representing the response characteristic of the device 10 is measured in advance and stored in the storage unit 23. In step S2, the correction unit 24d performs frequency analysis on the measurement waveform data, and measures the frequency f while changing the frequency f from a lower limit frequency (for example, about 0 kHz to 20 Hz) to 22.1 kHz. A Fourier transform B (f) of the waveform b (t) is derived. Next, the correction unit 24d refers to the transfer function H (f) in the storage unit 23 and derives the Fourier transform A (f) of the sound source waveform a (t) based on the above equation. Subsequently, the correcting unit 24d derives the sound source waveform a (t) by performing inverse Fourier transform on A (f).

なお、本実施形態では、マイク3及びコーン12を含む波動伝播系の応答特性を考慮して計測波形データが解析される。そのため、コーン12の材質や形状、マイク3の種類等を考慮せずとも、デバイス10の伝達関数H(f)を決定しておくだけで、音源波形データを取得することができる。   In the present embodiment, the measured waveform data is analyzed in consideration of the response characteristics of the wave propagation system including the microphone 3 and the cone 12. Therefore, the sound source waveform data can be acquired by only determining the transfer function H (f) of the device 10 without considering the material and shape of the cone 12, the type of the microphone 3, and the like.

続くステップS3では、土質判定部24eが、音源波形データに基づいて土質を判定する。本実施形態では、土質を判定するための指標として、土の粒度特性値が判定される。粒度特性値には、粗粒分含有率、細粒分含有率及び平均粒径が含まれ、土質判定部24eは、音源波形データからこれらの深度分布を導出する。   In subsequent step S3, the soil determination unit 24e determines the soil based on the sound source waveform data. In the present embodiment, the soil grain size characteristic value is determined as an index for determining the soil quality. The particle size characteristic value includes the coarse particle content, the fine particle content, and the average particle size, and the soil determination unit 24e derives these depth distributions from the sound source waveform data.

ここで、本発明者らが実際に行った検証実験の結果を示しながら、音源波形データから土質の判定が可能な原理について説明する。まず、本発明者らは、3種類のコーンを用意し、それぞれにコンデンサマイクを収容して、3つのデバイスを作成した(以下、これらのデバイスを、コーンNo.1、コーンNo.2、コーンNo.3と呼ぶ)。そして、コーンNo.1〜No.3の伝達関数H(f)をそれぞれ計測したところ、図6の結果が得られた。   Here, the principle that the soil quality can be determined from the sound source waveform data will be described while showing the result of the verification experiment actually performed by the present inventors. First, the present inventors prepared three types of cones, each containing a condenser microphone, and created three devices (hereinafter, these devices were referred to as cone No. 1, cone No. 2, cone No. 3). And cone no. 1-No. When the transfer function H (f) of 3 was measured, the result of FIG. 6 was obtained.

次に、同一条件の地盤を3回作成し、コーンNo.1〜No.3をそれぞれ用いてコーンと土との間の摩擦音を計測した。より具体的には、土質、密度及び上載圧(土被り圧)の条件を揃えた地盤で模型実験を行った。土試料については、市販の珪砂5号(岐阜県土岐市産)を用いた。土層条件については、相対密度50%の地盤を空中落下法で作成し、乾燥条件下で実験を実施した。上載圧は、50kN/m2とし、コーンの回転速度は、45deg/secとした。このときの実験結果を図7及び図8に示す。図7(A)は、コーンNo.1〜No.3をそれぞれ用いた場合の計測波形b(t)のグラフであり、図7(B)は、そのスペクトルのグラフである。一方、図8は、図6の伝達関数H(f)を用いて、ステップS2と同じ計算式で図7の計測波形データから導出した音源波形データを示す。図8(A)は、コーンNo.1〜No.3をそれぞれ用いた場合の音源波形a(t)のグラフであり、図8(B)は、そのスペクトルのグラフである。 Next, the ground with the same conditions was created three times, and cone no. 1-No. 3 was used to measure the frictional noise between the cone and the soil. More specifically, a model experiment was conducted on the ground with the same conditions of soil quality, density, and overlay pressure (soil cover pressure). For the soil sample, commercially available silica sand No. 5 (produced by Toki City, Gifu Prefecture) was used. As for soil layer conditions, a ground having a relative density of 50% was prepared by an air drop method, and the experiment was performed under dry conditions. The upper loading pressure was 50 kN / m 2 , and the cone rotation speed was 45 deg / sec. The experimental results at this time are shown in FIGS. FIG. 7 (A) shows cone no. 1-No. 3 is a graph of the measured waveform b (t) when 3 is used, and FIG. 7B is a graph of the spectrum thereof. On the other hand, FIG. 8 shows sound source waveform data derived from the measured waveform data of FIG. 7 by the same calculation formula as in step S2, using the transfer function H (f) of FIG. FIG. 8 (A) shows cone no. 1-No. 3 is a graph of the sound source waveform a (t) when 3 is used, and FIG. 8B is a graph of the spectrum thereof.

図7及び図8を比べれば分かるとおり、音源波形は、計測波形よりも音が大きく、1000kHz付近には、計測波形には見られないピークが現れていることが分かる。また、計測波形では、音圧レベル及びピークが現れる周波数がコーン毎に異なっているのに対し、音源波形では、特に300Hz以上の周波数領域において、3つのコーンから得られたスペクトルの一致率が高い。従って、コーンNo.1〜No.3の応答特性を考慮した音源波形によれば、土の性質をより正確に判定できるようになることが分かった。   As can be seen from a comparison of FIGS. 7 and 8, the sound source waveform has a louder sound than the measurement waveform, and it can be seen that a peak not seen in the measurement waveform appears in the vicinity of 1000 kHz. Further, in the measurement waveform, the sound pressure level and the frequency at which the peak appears are different for each cone, whereas in the sound source waveform, the coincidence rate of the spectrum obtained from the three cones is high particularly in the frequency region of 300 Hz or higher. . Therefore, cone no. 1-No. It was found that according to the sound source waveform considering the response characteristic No. 3, the soil properties can be determined more accurately.

また、本発明者らは、コーンNo.2を用いて長野県諏訪市の地盤において動的コーン貫入試験を行い、コーンの貫入深さ20cm毎に行われるトルク計測時に、コーンと土との間の摩擦音を計測した。そして、上述した方法で摩擦音の音源波形a(t)を導出し、さらに音源波形a(t)の音圧の実効値の深度分布を導出した。また、同一地盤で標準貫入試験を行い、N値を求めるとともに、土のサンプルを採取して分析し、粒度特性値(粗粒分含有率、細粒分含有率及び平均粒径)の深度分布を計測した。以上の2つの実験の結果を図9に示す。なお、N値、粗粒分含有率及び平均粒径のグラフ中の濃いドットのグラフが、音源波形a(t)の音圧の実効値のグラフである。また、これらのグラフ及び細粒分含有率のグラフ中の薄いドットのグラフが、標準貫入試験の結果を示している。   In addition, the inventors of the present invention have a corn no. 2 was used to perform a dynamic cone penetration test on the ground in Suwa City, Nagano Prefecture, and the friction noise between the cone and the soil was measured at the time of torque measurement performed every 20 cm of penetration depth of the cone. Then, the sound source waveform a (t) of the friction sound was derived by the above-described method, and the depth distribution of the effective value of the sound pressure of the sound source waveform a (t) was derived. In addition, standard penetration tests are performed on the same ground, N value is obtained, soil samples are collected and analyzed, and depth distribution of particle size characteristic values (coarse grain content, fine grain content and average grain size) Was measured. The results of the above two experiments are shown in FIG. In addition, the graph of the dark dot in the graph of N value, a coarse particle content rate, and an average particle diameter is a graph of the effective value of the sound pressure of the sound source waveform a (t). Moreover, the graph of the thin dot in the graph of these graphs and the fine particle content rate has shown the result of the standard penetration test.

図9から分かるように、音源波形a(t)の音圧の実効値の深度分布の形状は、N値、粗粒分含有率及び平均粒径の深度分布とよく一致している。すなわち、N値、粗粒分含有率及び平均粒径が大きくなると、音源波形a(t)の実効値も大きくなり、N値、粗粒分含有率及び平均粒径が小さくなると、音源波形a(t)の実効値も小さくなる。なお、細粒分含有率は、1−粗粒分含有率で表されるため、細粒分含有率が大きくなると、音源波形a(t)の実効値は小さくなり、細粒分含有率が小さくなると、音源波形a(t)の実効値は大きくなる。以上より、音源波形a(t)の実効値に応じて、N値、並びに細粒分含有率、粗粒分含有率及び平均粒径等の土の粒度特性値を判定できることが分かった。   As can be seen from FIG. 9, the shape of the effective value depth distribution of the sound pressure waveform a (t) is in good agreement with the N value, the coarse particle content, and the average particle size depth distribution. That is, when the N value, the coarse particle content, and the average particle size increase, the effective value of the sound source waveform a (t) also increases, and when the N value, the coarse particle content, and the average particle size decrease, the sound source waveform a. The effective value of (t) is also reduced. In addition, since the fine particle content is expressed by 1-coarse particle content, when the fine particle content increases, the effective value of the sound source waveform a (t) decreases, and the fine particle content becomes smaller. As the value decreases, the effective value of the sound source waveform a (t) increases. From the above, it has been found that the soil particle size characteristic values such as the N value and the fine particle content, the coarse particle content, and the average particle size can be determined according to the effective value of the sound source waveform a (t).

以上の知見を受けて、ステップS3では、土質判定部24eは、音源波形a(t)の音圧の実効値を判定する。そして、土質判定部24eは、音源波形a(t)の音圧の実効値に応じて、細粒分含有率、粗粒分含有率及び平均粒径等の土の粒度特性値を判定する。なお、音源波形a(t)の音圧の実効値を様々な粒度特性値に換算するためのパラメータは、多数の実験を通して予め求められ、記憶部23内に格納されているものとする。   In response to the above knowledge, in step S3, the soil determination unit 24e determines the effective value of the sound pressure of the sound source waveform a (t). And the soil quality determination part 24e determines the particle size characteristic values of soil, such as a fine particle content rate, a coarse particle content rate, and an average particle size, according to the effective value of the sound pressure of the sound source waveform a (t). It is assumed that parameters for converting the effective value of the sound pressure of the sound source waveform a (t) into various granularity characteristic values are obtained in advance through a number of experiments and stored in the storage unit 23.

以上のステップS1〜S3は、コーン12が土の中へ所定の深さだけより深く潜り込む度に実行される。すなわち、各深度での粒度特性値が算出され、これにより、粒度特性値の深度分布が算出される。粒度特性値の深度分布は、記憶部23内に記憶される。   The above steps S1 to S3 are executed each time the cone 12 enters deeper into the soil by a predetermined depth. That is, the particle size characteristic value at each depth is calculated, and thereby the depth distribution of the particle size characteristic value is calculated. The depth distribution of the particle size characteristic value is stored in the storage unit 23.

以上の各種計測の結果は、表示部21上に表示される。具体的には、ステップS3で算出された粒度特性値の深度分布に加え、カウンター20により計測されたN値の深度分布、及びトルク(周面摩擦)の深度分布が表示部21上に表示される。オペレータは、これらの情報に基づいて土質を判定することができる。   The results of the above various measurements are displayed on the display unit 21. Specifically, the depth distribution of the N value measured by the counter 20 and the depth distribution of the torque (circumferential friction) are displayed on the display unit 21 in addition to the depth distribution of the particle size characteristic value calculated in step S3. The The operator can determine the soil quality based on these pieces of information.

<4.変形例>
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、以下の変更が可能である。また、以下の変形例の要旨は、適宜組み合わせることができる。
<4. Modification>
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible unless it deviates from the meaning. For example, the following changes can be made. Moreover, the gist of the following modifications can be combined as appropriate.

<4−1>
上記実施形態では、摩擦音に基づく土質判定処理は、動的コーン貫入試験とともに行われたが、標準貫入試験や静的コーン貫入試験、スウェーデン式貫入試験等の試験と組み合わせることもできる。或いは、摩擦音に基づく土質判定処理のみを独立して実施することもできる。
<4-1>
In the above embodiment, the soil determination processing based on the frictional sound is performed together with the dynamic cone penetration test, but can be combined with tests such as a standard penetration test, a static cone penetration test, and a Swedish penetration test. Alternatively, only the soil determination process based on the friction sound can be performed independently.

<4−2>
上記実施形態では、図4に示される摩擦音に基づく土質判定処理は、動的コーン貫入試験を制御する制御装置2により実行されたが、別のコンピュータにより実行されてもよい。また、摩擦音に基づく土質判定処理を実行するコンピュータは、コーン12に内蔵することもできる。
<4-2>
In the above embodiment, the soil determination process based on the frictional sound shown in FIG. 4 is executed by the control device 2 that controls the dynamic cone penetration test, but may be executed by another computer. In addition, a computer that executes soil quality determination processing based on frictional sound can be incorporated in the cone 12.

<4−3>
上記実施形態では、デバイス10の応答特性を表すパラメータとして、周波数領域での伝達関数H(f)が予め計測され、記憶部23内に格納されていたが、デバイス10の時間領域での伝達関数h(t)を予め記憶しておくこともできる。
<4-3>
In the above embodiment, the transfer function H (f) in the frequency domain is measured in advance as a parameter representing the response characteristic of the device 10 and stored in the storage unit 23. h (t) can also be stored in advance.

<4−4>
上記実施形態では、摩擦音の計測はコーン12の回転中に行われたが、摩擦音の計測のタイミングはこの態様に限定されない。例えば、動的コーン貫入試験を終了して片付ける段階において、地中からロッド11を引き抜く時の摩擦音を計測することもできる。
<4-4>
In the above embodiment, the frictional sound is measured while the cone 12 is rotating, but the timing of the frictional sound measurement is not limited to this mode. For example, in the stage where the dynamic cone penetration test is completed and cleaned up, it is possible to measure the frictional sound when the rod 11 is pulled out from the ground.

1 動的コーン貫入試験機
10 デバイス
100 試験装置
11 ロッド
12 コーン
2 制御装置
24c 音計測部(取得部)
24d 補正部
24e 土質判定部(判定部)
3 マイク
a(t) 音源波形
b(t) 計測波形
H(f) 伝達関数
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Dynamic cone penetration test machine 10 Device 100 Test apparatus 11 Rod 12 Cone 2 Control apparatus 24c Sound measurement part (acquisition part)
24d Correction unit 24e Soil determination unit (determination unit)
3 Microphone a (t) Sound source waveform b (t) Measurement waveform H (f) Transfer function

Claims (7)

土質判定方法であって、
マイクを有するデバイスを土の中に挿入するステップと、
前記デバイスと前記土との摩擦音を前記マイクにより計測するステップと、
前記マイクにより計測された前記摩擦音のデータを、前記デバイスの伝達関数に基づいて補正することにより、前記摩擦音の音源のデータを導出するステップと、
前記音源のデータに基づいて、前記土の性質を判定するステップと
を含む、土質判定方法。
A soil judgment method,
Inserting a device with a microphone into the soil;
Measuring the friction sound between the device and the soil with the microphone;
Deriving the data of the sound source of the frictional sound by correcting the data of the frictional sound measured by the microphone based on a transfer function of the device;
Determining a property of the soil based on data of the sound source.
前記土の性質を判定するステップは、前記音源のデータに基づいて、前記土の粒度特性値を判定することを含む、
請求項1に記載の土質判定方法。
The step of determining the property of the soil includes determining a particle size characteristic value of the soil based on data of the sound source.
The soil judgment method according to claim 1.
前記土の性質を判定するステップは、前記音源のデータに基づいて、前記摩擦音の音圧を算出し、前記音圧に応じて前記土の性質を判定することを含む、
請求項1又は2に記載の土質判定方法。
The step of determining the property of the soil includes calculating a sound pressure of the friction sound based on the data of the sound source, and determining the property of the soil according to the sound pressure.
The soil quality determination method according to claim 1 or 2.
前記デバイスは、前記マイクを収容するコーンをさらに有し、前記コーンは、ロッドの先端に固定されており、
前記デバイスを前記土の中に挿入するステップは、前記ロッドに力を加えて前記コーンを前記土の中に貫入することを含む、
請求項1から3のいずれかに記載の土質判定方法。
The device further includes a cone that houses the microphone, and the cone is fixed to a tip of a rod;
Inserting the device into the soil includes applying a force to the rod to penetrate the cone into the soil;
The soil quality determination method according to any one of claims 1 to 3.
前記ロッドを回転させるステップと、
前記ロッドの回転中に、前記ロッドに作用する周面摩擦を計測するステップと
をさらに含み、
前記摩擦音を前記マイクにより計測するステップは、前記ロッドの回転中に実行される、
請求項4に記載の土質判定方法。
Rotating the rod;
Measuring circumferential friction acting on the rod during rotation of the rod,
The step of measuring the frictional sound with the microphone is performed during rotation of the rod.
The soil quality determination method according to claim 4.
マイクを有するデバイスが挿入された土の性質を判定する土質判定装置であって、
前記マイクにより計測された前記デバイスと前記土との摩擦音のデータである計測データを取得する取得部と、
前記計測データを、前記デバイスの伝達関数に基づいて補正することにより、前記摩擦音の音源のデータを導出する補正部と、
前記音源のデータに基づいて、前記土の性質を判定する判定部と
を備える、土質判定装置。
A soil judgment device for judging the nature of soil into which a device having a microphone is inserted,
An acquisition unit that acquires measurement data that is data of friction sound between the device and the soil measured by the microphone;
A correction unit for deriving data of the sound source of the frictional sound by correcting the measurement data based on a transfer function of the device;
A soil determination device comprising: a determination unit that determines the property of the soil based on the data of the sound source.
マイクを有するデバイスが挿入された土の性質を判定する土質判定プログラムであって、
前記マイクにより計測された前記デバイスと前記土との摩擦音のデータである計測データを取得するステップと、
前記計測データを、前記デバイスの伝達関数に基づいて補正することにより、前記摩擦音の音源のデータを導出するステップと、
前記音源のデータに基づいて、前記土の性質を判定するステップと
をコンピュータに実行させる、
土質判定プログラム。
A soil determination program for determining the nature of soil into which a device having a microphone is inserted,
Obtaining measurement data that is data of friction sound between the device and the soil measured by the microphone;
Deriving data of the frictional sound source by correcting the measurement data based on the transfer function of the device;
Making the computer execute the step of determining the property of the soil based on the data of the sound source;
Soil judgment program.
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