JP4611112B2 - 改良型ダブルコアチューブ・サンプラー - Google Patents

Description

本発明は、岩盤や地盤のコアリングにおける掘進率を高めるための改良型ダブルコアチューブ・サンプラーに関する。

岩盤や地盤のコアリング（コア採取）を行う器具として、ダブルコアチューブ・サンプラーは、広く用いられている。ダブルコアチューブ・サンプラーは一般的に、アウターチューブとインナーチューブの二重管構造を有しており、先端部に給水しながら岩盤や地盤を掘進するようになっている。

ダブルコアチューブ・サンプラーの先端には、岩盤や地盤を掘進するため、硬質金属製のビットが設けられており、ダイヤモンドを用いたビットを、ダイヤモンドビットと称している。従来のダイヤモンドビットは、サーフェイスセットビット(surface set bit) とインプレグネイティドビット(impregnated bit) の２種類に大別される。前者の型式は、マトリックスの表面にダイヤモンド粒子をセットしたものであり、後者の型式は、ダイヤモンド粉末とマトリックス粉末とを練り合わせて鋳込んだものである。

また、ダブルコアチューブ・サンプラーは、採取したコアを掘進しつつ袋に収容するように構成されているものが一般的であり、袋の上端を保持するため、チューブリングが用いられている。チューブリングには、種々のものが提案されており、本発明者も、新規なチューブリングを提案している（特許文献１参照）。

特願２００３−３４５２１４５号

しかしながら、従来のダイヤモンドビットでは、硬岩から軟岩までの全ての岩石に対して良好な掘進が可能であるとは言い難い。一方、特許文献１に記載されているチューブリングは、幸いにも好評をもって迎えられたが、更に一層の改良が望まれている。

したがって、本発明は、従来のダブルコアチューブ・サンプラーの課題を克服し、コアリングにおける掘進率を高めて効率的なコアリングを可能にした改良型ダブルコアチューブ・サンプラーを提供することを目的としている。

ビットによる掘進の対象となる岩盤は、堆積岩、火成岩、及び変成岩のいずれかに分類される種々の岩石によって構成されており、その硬度、岩質等は多種多様である。ビットにより岩盤を掘進すると、ビットの外周縁と内周縁が磨耗するが、掘進しようとする岩盤の岩石によって、その磨耗の態様（磨耗の程度、磨耗箇所など）が相違する。一方、地質調査の現場においては、予めヤスリ等を用いて、ビットの外周縁及び／又は内周縁を、岩盤の岩石に応じた態様に人為的に磨耗させて岩盤との密着度が高くなるようにしておくと、掘進を効率的に行うことができることが経験的に知られている。本発明者は、ビットの外周縁及び／又は内周縁を岩石に応じた態様に磨耗させることにより良好な掘進が実現するという経験的事実に着目して、新規なダイヤモンドビットを開発した。

本願請求項１に記載の改良型ダブルコアチューブ・サンプラーは、円筒形の本体の先端において、円周方向に等距離間隔隔てて隙間を連続して設けることにより形成された多数の突出部を有するビットを備え、前記各突出部が、工業用ダイヤモンド粉とマトリックスとを混合して焼結することによって形成されており、前記各突出部の平面形状が、周方向寸法／直径方向寸法の比率が１又はそれ以下のほぼ矩形、又はこの矩形に内接する他の任意の形状になるように選定されていることを特徴とするものである。

本願請求項２に記載の改良型ダブルコアチューブ・サンプラーは、前記請求項１のサンプラーにおいて、採取したコアを収容する袋の上端を保持するチューブリングを更に備え、前記チューブリングが、円筒形の芯部と、前記芯部の外周に配置されたスポンジ製のフィルタ部とを有していることを特徴とするものである。

本願請求項３に記載の改良型ダブルコアチューブ・サンプラーは、前記請求項２のサンプラーにおいて、前記芯部の外周に、前記フィルタ部の前記芯部に対する移動又はずれを防止するための突起が設けられていることを特徴とするものである。

本発明の改良型ダブルコアチューブ・サンプラーのビットによれば、硬岩から軟岩までの全ての岩石に対して良好な掘進率を得ることができる。また、本発明の改良型ダブルコアチューブ・サンプラーのチューブリングによれば、コアリングの際にインナーチューブの内面が清掃されるとともに、コアの上昇が円滑に行われ、さらに、袋の破損の可能性を極力回避することもできる。

次に図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態に係る改良型ダブルコアチューブ・サンプラーについて詳細に説明する。図１は、本発明の好ましい実施の形態に係る改良型ダブルコアチューブ・サンプラー１０の長さ方向断面図である。図１において参照符号１２は、本発明の第１の特徴をなすビットを示している。

本発明のビット１２は、上述のインプレグネイティドビットに分類される型式のものである。ビット１２は、円筒形の本体１４の先端に配置された多数の突出部１６を備えている。突出部１６は、図３に示されるように、周方向寸法（幅）がＡ、直径方向寸法（厚み）がＢのほぼ矩形（厳密には、扇形）の平面形状を有しており、各突出部１６の両側には、隙間１８を挟んで同一形状の突出部１６が円周方向にそれぞれ配置されている。換言すると、ビット１２の本体１４の一端において、円周方向に等距離間隔隔てて隙間１８を連続して設けることにより、多数の突出部１６が形成されることとなる。

突出部１６は、工業用ダイヤモンド粉とマトリックス（例えば、タングステンカーバイド、銅合金、又はこれらの混合物）とを混合して焼結することによって形成される。

図４（ａ）は、ビット１２の突出部１６の一部拡大図である。ビットにより岩盤を掘進すると、一般的に、ビットの先端の外周縁と内周縁が磨耗する。この磨耗の態様（磨耗の程度や磨耗箇所など）は、岩盤の種類によって相違し、磨耗の態様が当該岩盤にとって最良の態様となった場合にビットの先端が岩盤に密着して掘進の効率が極めて良好になることが知られている。本発明者は、種々に試行した結果、Ａ／Ｂが１又はそれ以下である（すなわち、Ａ／Ｂ≦１）場合に、掘進時に、突出部１６の外周縁と内周縁が当該岩盤にとって最良となるように磨耗することを見い出した。

Ａ／Ｂ≦１である場合に突出部１６の外周縁と内周縁が最良の態様で磨耗することの理由について、学術的に未解明である部分があり、現時点において理論的に十分説明できるとは言い難いが、以下のような現象が生ずることによるものと推測される。すなわち、図４（ａ）に示されるように、ビットが矢印の方向に回転すると、ビットの突出部１６と岩盤とが衝突する箇所が外周縁における隅縁部と内周縁における隅縁部になるため隅縁部から磨耗し始め、外周縁および内周縁に沿って徐々に磨耗が進行するものと思われるが、突出部１６をＡ／Ｂ≦１となるようにすると、外周縁における隅縁部と内周縁における隅縁部の数が多くなることから、当該岩盤との密着度が高くなるように磨耗が進行するものと推測される（図４（ｂ）は、磨耗の態様を例示した図である）。

次に、本発明の第２の特徴をなすチューブリングについて説明する。チューブリング２０は、上述のように、採取したコアを収容する袋の上端を保持するための器具である。チューブリング２０は、円筒形の芯部２２と、芯部２２の外周に配置されたフィルタ部２４とを有している。フィルタ部２４は、スポンジで形成されており、芯部２２は、合成樹脂材料等の適当な材料で形成されている。袋及びフィルタ部２４は、輪ゴム２６等によって芯部２２に固定されている。

芯部２２の外面には、外面に固定されている袋及びフィルタ部２４が芯部２２に対して移動したりずれたりしないように、１又は複数の突起２２ａを設けるのが好ましい（図５（ｃ）参照）。

図６は、チューブリング２０を備えたダブルコアチューブ・サンプラーを用いてコアリングを行っている状態を示した一連の図である。図６に示されるように、コアが上昇するに伴い、チューブリング２０のフィルタ部２４がインナーチューブの内面に接触した状態で上昇するので、インナーチューブの内面が清掃される。また、弾性体であるスポンジ製のフィルタ部２４がインナーチューブの内面に接触しているので、砂礫がフィルタ部２４に取り込まれ易くなり、これによりコアの上昇が円滑に行われる。さらに、袋及びフィルタ部２４が輪ゴム２６等によって芯部２２に固定されているので、砂礫等が袋内に侵入せずに芯部２２の内部の空洞に落下し、袋の破損という事態を回避することができる。

本発明は、以上の発明の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

例えば、前記実施の形態において、ビット１２の突出部１６が周方向寸法Ａ、直径方向寸法Ｂのほぼ矩形の平面形状を有するものとして説明されているが、この矩形に内接する任意の形状（例えば、円形、楕円形、多角形など）の平面形状を有するように突出部１６を形成してもよい（図７参照）。

本発明の好ましい実施の形態に係るダブルコアチューブ・サンプラーの長さ方向断面図である。 図１のサンプラーの先端に装着されるビットの斜視図である。 図２のビットの平面図である。 図４（ａ）はビットの突出部の一部拡大図、図４（ｂ）はビットの突出部についての種々の磨耗状態を示した図である。 図５（ａ）はチューブリングの取り付け状態を示した斜視図、図５（ｂ）はチューブリングの取り付け状態を示した側面図、図５（ｃ）は、突起が設けられた芯部を示した斜視図である。 本発明のダブルコアチューブ・サンプラーを用いてコアリングを行っている状態を示した一連の図である。 ビットの突出部の変形形態を示した図である。

符号の説明

１０ ダブルコアチューブ・サンプラー
１２ ビット
１４ 本体
１６ 突出部
１８ 隙間
２０ チューブリング
２２ 芯部
２４ フィルタ部

Claims (3)

1. 改良型ダブルコアチューブ・サンプラーであって、
   円筒形の本体の先端において、円周方向に等距離間隔隔てて隙間を連続して設けることにより形成された多数の突出部を有するビットを備え、
   前記各突出部が、工業用ダイヤモンド粉とマトリックスとを混合して焼結することによって形成されており、
   前記各突出部の平面形状が、周方向寸法／直径方向寸法の比率が１又はそれ以下であるほぼ矩形、又はこの矩形に内接する他の任意の形状になるように選定されていることを特徴とするサンプラー。
2. 採取したコアを収容する袋の上端を保持するチューブリングを更に備え、前記チューブリングが、円筒形の芯部と、前記芯部の外周に配置されたスポンジ製のフィルタ部とを有していることを特徴とする請求項１に記載されたサンプラー。
3. 前記芯部の外周に、前記フィルタ部の前記芯部に対する移動又はずれを防止するための突起が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のサンプラー。

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