コーン貫入試験

コーン貫入試験またはコーン貫入計試験( CPT ) は、土壌の土質工学特性を判定し、土壌層序を描写するために使用される方法です。この試験は、1950 年代にデルフトのオランダ土質力学研究所で軟弱地盤を調査するために最初に開発されました。この歴史に基づき、「オランダコーン試験」とも呼ばれています。今日、CPT は、土壌調査において世界中で最も使用され、受け入れられている土壌方法の 1 つです。

この試験方法は、先端を下に向けた計測器付きコーンを、制御された速度（1.5～2.5 cm/s の間で制御可能）で地面に押し込むというものです。地層の輪郭を描く CPT の解像度はコーンの先端のサイズに関係しており、典型的なコーンの先端の断面積は 10 または 15 cm ²で、直径は 3.6 および 4.4 cm です。非常に初期の超小型 1 cm ²減算貫入計が開発され、1984 年にカリフォルニア州ロングビーチの Earth Technology Corporation で米国の移動式弾道ミサイル発射システム（MGM-134 Midgetman）の土壌/構造設計プログラムに使用されました。

CPT の初期の用途では、主に土壌の支持力という地質工学的特性のロジスティックスを決定していました。オリジナルのコーン貫入計は、円錐状の先端を持つツールを土壌に押し込む際の全貫入抵抗を機械的に測定する単純なものでした。測定された全抵抗を円錐状の先端によって生成される成分 (「先端摩擦」) とロッド ストリングによって生成される摩擦に分離するために、さまざまな方法が採用されました。摩擦スリーブが追加され、この摩擦成分を定量化し、1960 年代に土壌の凝集力の決定に役立てるようになりました。^[1]電子測定は 1948 年に始まり、1970 年代初頭にさらに改善されました。^[2]現代の電子 CPT コーンのほとんどは、フィルター付きの圧力トランスデューサーを使用して間隙水圧データを収集します。フィルターは通常、コーンの先端 (いわゆる U1 位置)、コーンの先端のすぐ後ろ (最も一般的な U2 位置)、または摩擦スリーブの後ろ (U3 位置) のいずれかに配置されます。間隙水圧データは地層の決定に役立ち、主にそれらの影響に対する先端摩擦値を補正するために使用されます。このピエゾメーターデータも収集する CPT テストは、CPTU テストと呼ばれます。CPT および CPTU テスト装置は通常、重くバラストを積んだ車両に搭載された油圧ラム、またはねじ込み式アンカーを反力として使用してコーンを前進させます。標準貫入試験(SPT) に対する CPT の利点の 1 つは、土壌パラメータのプロファイルがより連続的であり、通常 20 cm 間隔でデータが記録されますが、1 cm ほどの間隔で記録されることもあります。

コーン貫入計プローブおよびデータ収集システムのメーカーとしては、Vertek Division of Applied Research Associatesに買収されたHogentogler社[ ^{3] [4]、} GeoPoint Systems BV社^[5]、Pagani Geotechnical Equipment社^{[6]などが挙げられます。}

機械式および電子式の円錐に加えて、地下に関する追加情報を提供するため、CPT で使用されるさまざまなツールが長年にわたって開発されてきました。CPT 試験中に進歩した一般的なツールの 1 つは、地震のせん断波と圧縮波の速度を収集するための受振器セットです。このデータは、土壌の液状化解析や低ひずみ土壌強度解析のために、土柱全体のせん断弾性係数とポアソン比を決定するのに役立ちます。技術者は、せん断波速度とせん断弾性係数を使用して、低ひずみおよび振動荷重下での土壌の挙動を決定します。レーザー誘起蛍光、X 線蛍光、^[7]土壌導電率/抵抗率、^[8] pH、温度、膜界面プローブ、ビデオ画像を撮影するためのカメラなどの追加ツールも、CPT プローブと連動してますます進歩しています。

英国、オランダ、ドイツ、ベルギー、フランスで使用されている追加の CPT 配備ツールは、3 軸磁力計と組み合わせたピエゾコーンです。これは、テスト、ボーリング、杭で不発弾(UXO) や不発弾が発生しないようにするために使用されます。コーン内の磁力計は、材質、方向、土壌条件に応じて、プローブから半径約 2 メートル以内にある 50 kg 以上の鉄材料を検出します。

土質工学用途のCPTは、1986年にASTM規格D 3441（ASTM、2004）によって標準化されました。ISSMGEは、CPTとCPTUに関する国際規格を提供しています。その後のASTM規格では、さまざまな環境サイト特性評価や地下水モニタリング活動でのCPTの使用について取り上げています。^{[9] [10] [11]}土質工学的土壌調査では、土質工学的土壌調査の方法として、SPTよりもCPTの方が人気があります。他の土壌試験方法に比べて、精度、展開速度、土壌プロファイルの連続性、コストが向上しています。上記の地震ツールを含むCPTダイレクトプッシュ掘削リグを使用して追加の現場試験ツールを進歩させる能力は、このプロセスを加速しています。

• 「土質工学の実践におけるコーン貫入試験」、T. Lunne、PK Robertson、JJM Powell。Blackie Academic & Professional。ロンドン。
• Meigh, AC、1987「コーン貫入試験 - 方法と​​解釈」、CIRIA、Butterworths。
• ASTM、2004、「土壌の深部準静的コーンおよび摩擦コーン貫入試験の標準方法」、ASTM 規格 D 3441、ASTM International、West Conshohocken、PA、7 ページ。
• ASTM D-5778「土壌の電子摩擦コーンおよびピエゾコーン貫入試験を実施するための標準試験方法」。
• CPT および CPTU の国際標準試験手順 - 国際土質力学・地盤工学学会 (ISSMGE)
• Mayne, Paul; Auxt, Jay A.; Mitchell, James K.; Yilmaz, Recep (1995 年 10 月 4 ～ 5 日)。「CPT に関する米国国家報告書」(PDF)。国際コーン貫入試験シンポジウム議事録、第 1 巻 (CPT '95)。スウェーデン、リンシェーピング: スウェーデン地盤工学会。pp. 263 ～ 276。2011年 9 月 26 日閲覧。