ペネトロ計

 

ペネトロ計


ペネトロ計とは

ペネトロ計は地盤の工事現場の管理試験に用いられる計測機です。土と岩の中間的な性状にある“軟岩”の調査や山岳トンネル現場の調査に使用されています。

切土工事においては地盤の性質確認が重要

地盤の硬さには硬岩、軟岩、土砂の3種類があり、爆破などによって掘削するものを硬岩、ブルドーザーに粉砕用の爪を装着して掘削を行うものを軟岩、ブルドーザーなどで掘削できるもの土砂と呼びます。軟岩は地盤の硬さで表すと硬岩と土砂の中間的な位置にあたり、こうした地盤の強度がどの程度なのか、性質がどうなっているかを調査することは切土工事などにおいて非常に重要です。
例えばダムを建設する場合、建設予定地には十分な強度が必要となります。複数の地質調査を活用し、ダムを建設する岩盤として適切かを確認します。ダムの建設には硬岩の土地に建設されることが多かったものの、技術の進歩によって軟岩の土地であっても建設することができるようになりました。しかし、硬岩と軟岩とでは作業内容も変わり、硬岩の土地で行われていた方法をそのまま軟岩の土地で行うと、必要以上に地盤を傷つけてしまう可能性があります。さらに硬岩や軟岩といっても性質によってさらに細かく分類され、性質も大きく異なるため、工事を行う際にはペネトロ計などを活用して地盤がどのような状態なのかを判定しなければなりません。
しかし、机上で判定をするには余計なコストがかかってしまうため、その場で判断することができるハンディタイプの携行型測定器が使用されるようになりました。携行型にあたるペネトロ計の使い方の基本は、針を貫入させるという方法です。針を貫入させたときの力を実際に貫入した深さで割って求め、針を1cm貫入させたときの力量を計測します。もしも針を1cm貫入させる前に力量が10kgfに達した場合はその時点での貫入深度を測定し、力量を深度で割って針貫入勾配を算出しますが、使いは複雑すぎることもなく、手軽に計測ができる方法として注目されています。

ペネトロ計中古計測機器一覧

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コード機材名称 型番メーカー名お問合せ
me0541 軟岩ペネトロ計 SH70 SH70 丸東製作所
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me0541軟岩ペネトロ計 SH70SH70
丸東製作所
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地盤の強度を測定するためには針貫入勾配が重要

地盤の性質を調べるためにはペネトロ計などの測定器を用いますが、使い方と測定結果の分析には十分な注意が必要です。ペネトロ計は地盤工学会でいう針貫入試験という方法での測定にあたり、岩や土に針を貫入するときの抵抗力を貫入した針の長さで割って求める針貫入勾配を元に判断します。針貫入勾配との相関図を用いて、一軸圧縮強度と呼ばれる地盤の最大強度を算出します。
しかし、針貫入勾配の測定においては軟岩の空隙率を踏まえて判断することが重要です。
軟岩は空隙率と呼ばれる体積当たりの隙間の割合を出す数値が大きく、湿度や雨量などの環境の変化に対応して含水比も変化します。この含水比がペネトロ計で測定できる針貫入勾配に大きな影響を与えてしまいます。
測定する軟岩の飽和度が40~60%よりも低い場合、針貫入勾配は大きくなります。飽和状態での計測では、水分が全くない絶対乾燥状態での計測と比較すると、約2倍もの数値が計測されます。ペネトロ計で測定したいのは一軸圧縮強度であり、これと相関性のある針貫入勾配が変わってしまうと、正しい強度を求めることができなくなります。対象となる軟岩が飽和状態の場合、軟岩本来の強度よりも高い数値が出てしまいます。正確な測定が難しくなるため、単に計測結果の数値だけを見て軟岩の性質を判断するのは非常に危険です。
また、針の先端が摩耗していたり、針の貫入角度が違ったりしても計測値には差が出てしまいます。使い方をしっかりと確認したうえで測定を行いましょう。

ペネトロ計の使い方

実際にペネトロ計を使う場合、測定前に準備が必要です。ペネトロ計には先端に押圧子と呼ばれるキャップのようなものがついています。まずは貫入針を装着するためにこれを一度外します。押圧子を外すとチャックと呼ばれる針を固定するための部品が出てくるので、チャックを反時計回りに回して緩め、針を装着します。その後チャックを時計回りに回し、針をしっかりと固定しましょう。続いて押圧子を被せ直します。
正確な数値を測定するためには、針と押圧子の先端を合わせる必要があるため、貫入量目盛りの0点になるよう調整します。針の調整に加えて、貫入力目盛りにある指示リングをスライドさせて、目盛りが0となる下端に接触するように調整します。
ここまでの準備ができたら実際に測定を行います。測定する際は測定点に押圧子を直角に当てて針を軟岩に貫入させます。この時、測定するたびに値に差が出ないよう、一定の速さで貫入するよう使い方に注意しましょう。
針の貫入深度が10mmに達したら静かに抜きます。この時点での指示リングの位置から貫入力と貫量を読み取り、記録しておきます。もしも貫入針の深度が10mmに達する前に貫入力の上限を超えた場合、その地点での貫入深度を記録します。
針貫入勾配は貫入力を貫入深度で割って計算します。本体に取り付けてある相関図を元に、針貫入勾配から一軸圧縮強度の算出をして、試験は終わりです。

ペネトロ計の計測機器で利用されている用途

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