JP2001033404A - 含水比測定方法 - Google Patents

含水比測定方法

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JP2001033404A
JP2001033404A JP11202713A JP20271399A JP2001033404A JP 2001033404 A JP2001033404 A JP 2001033404A JP 11202713 A JP11202713 A JP 11202713A JP 20271399 A JP20271399 A JP 20271399A JP 2001033404 A JP2001033404 A JP 2001033404A
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moisture
density
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Tetsumi Higasayama
徹巳 日笠山
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 土質材料を載置した密閉空間を開放すること
なく、しかも天候や、密閉空間規模の大小に拘わらず簡
便確実に土質材料の含水比測定が可能な含水比測定方法
を提供する。 【解決手段】 密閉空間10内外を貫通し、その外周
を、密閉空間10を構成する構成材と気密接合させ、更
に、管内に開閉自在な気密弁Bを備えたガイド管Gに、
ガンマ線及び中性子線を放射して被測定対象の密度と含
水比とを測定可能な密度・水分測定装置30を挿入し、
密閉空間10内の土質材料Sの含水比を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、密閉された土質材
料の含水比測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、一般的に用いられてきた高含水土
質材料の含水比低下方法として、天日乾燥法や機械脱水
法、或いは石灰等を用いた化学的処理法があったが、い
ずれも気象の影響を受けやすく、また要する設備が大規
模であったり、更には含水比低下処理後の土質材料の均
一性が不十分であったりと種々の問題を抱えていた。そ
こで、処理対象となる土質材料を密閉空間に配置し、該
密閉空間内について排気を行って比較的高程度の真空状
態を維持することにより、密閉空間内に存在する水分の
沸点を低下させ適宜蒸発させることで含水比の低下をは
かる真空蒸発法が考案されている。
【0003】このような密閉空間内に存在する土質材料
の含水比を測定し、その推移を観察することで含水比制
御を行う方法としては、単に、密閉空間を一部開放して
土質材料を直接採取し、その試料の乾燥前後の重量変化
について測定し含水比を求める乾燥重量法や、或いは、
密閉空間を密閉する前に予め土質材料の含水比を測定し
ておき、密閉後の土質材料の重量変化を測定し密閉前と
比較することで含水比を測定する方法などがあるだけで
あった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
含水比測定方法は次に述べるような課題を有していた。
すなわち、前記乾燥重量法によれば密閉空間を一時的に
でも開放する必要があり、その開放作業に手間がかかる
上に、例えば雨天時などに同作業を行う必要が生じれば
密閉空間内の土質材料の含水比をいやが上にも高めてし
まう可能性も十分考えられる。加えて、開放作業終了後
には再び密閉を施す必要もあり、雨天時対策と開閉及び
密閉作業とにかかる手間はかなり大きく、作業効率と経
済性とが著しく低いものであった。
【0005】また、密閉前後の土質材料の重量変化を測
定する方法にしても、土質材料が載置されている密閉空
間が、例えば小規模な密閉タンク等であれば重量計測も
容易であるが、たとえば密閉空間が大規模な密閉建屋で
あったとすればその内部の土質材料の全重量を計測する
ことは容易ならざることで、該密閉空間の規模や形状に
大きく影響を受けて汎用性に乏しい。
【0006】他方、真空蒸発法を適用している密閉空間
に対して上記の如き含水比測定を実施することとなれ
ば、真空状態に保たれていた密閉空間内が大気圧にまで
開放されてしまい、再び真空ポンプ等を稼動させて密閉
空間内を真空状態に到達させるためにはかなりの時間を
要することになる。したがって、含水比測定の度に真空
化作業を行って作業全体が非効率的になりやすい。
【0007】そこで、本発明はこのような従来の課題に
着目してなされたもので、土質材料を載置した密閉空間
を開放することなく、しかも天候や、密閉空間規模の大
小に拘わらず簡便確実に土質材料の含水比測定が可能な
含水比測定方法を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するためになされたもので、密閉空間内に載置され外
気と遮断された、岩石や土等の土質材料の含水比を測定
する含水比測定方法であって、前記密閉空間内外を貫通
し、その外周を、前記密閉空間を構成する構成材と気密
接合させ、更に、管内に開閉自在な気密弁を備えたガイ
ド管に、ガンマ線及び中性子線を放射して被測定対象の
密度と含水比とを測定可能な密度・水分測定装置を挿入
し、密閉空間内の前記土質材料の含水比を測定すること
を特徴とする含水比測定方法。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。図1は
本発明の含水比測定方法を適用した第一実施例を示す説
明図であり、図2は本発明の含水比測定方法を適用した
第二実施例を示す説明図である。
【0010】風雨等の種々の気象の影響を受けず、また
土質材料自体を変質させることなく、例えば高含水比の
不飽和土の含水比を適宜低下させ良質化する手法とし
て、真空蒸発現象を利用した含水比低下システムが考案
されている。このシステムは、気密容器等の密閉空間内
に高含水比土を密封し、該密閉空間に連結された真空ポ
ンプでその内部の空気を抜き、圧力を下げることによっ
て水の沸点を常温近くにまで低下させるものである。こ
の水の沸点低下現象により、土中に存在する間隙水を気
化させ水蒸気状態にて真空ポンプを通じ外部へ排出し、
高含水比土の含水比を低下させるのである。以下、実際
の上記含水比低下システムの概要と含水比低下手順、及
び含水比測定方法を述べる。
【0011】本実施例において使用した試料土Sの基本
物性を表1に示す。
【表1】
【0012】この試料土Sの特徴としてはシルト・粘度
分が80%以上もある火山灰質粘性土であり、採取場所
により自然含水比が70〜90%の幅を持つ点である。
図1に示す、密閉空間としての鋼製水槽10(ベントナ
イト水槽27m)に前記試料土Sを層厚1.9mに敷
き詰め、該試料土S中には、試料温度の3次元的分布を
測定するために合計13点の熱電対11を温度測定用に
設置した。試料土S上面には、該試料土Sより蒸発した
蒸気の通路となる排気層である人工ドレーン材12と緩
衝材13(ゴム板t5mm)とを積層敷設し、更にその
上面には密閉シート14(フッ素加工ターボリン(商品
名)t0.6mm)で気密被覆を施してある。該密閉シ
ート14と前記鋼製水槽10とは、水槽10開口端部
と、該開口端部に沿って接合可能なL型鋼(図示しな
い)との間にゴム板(t5mm)に挟まれた気密シート
を挟設し、シャコ万(約50cmピッチ)で前記開口端
部とL型鋼とを締めて密閉を確実なものとした。
【0013】また、前記人工ドレーン材12に連結され
た排気管15を通じ、さらにエアレシーバ16を介して
接続されるのが真空ポンプ17(例えばここでは液封
式)であり、水槽10内の空気を大気中に排出し水槽内
圧力を低下させる役割を主に担う。水槽10内の排気を
行うに際しては、水槽内圧力の低下に伴って大気圧との
差圧が水槽10自体に作用することとなり、水槽構造の
変形を抑止する必要が生じる為、鋼製補強枠といったサ
ポート材(特に図示しない)にて補強を実施した。な
お、ここでは真空ポンプ17として、液封式の真空ポン
プを適用したが、鋼製水槽10等の密閉空間の気密性能
や、含水比の管理測定対象たる試料土Sの特性及び土量
に適宜応じて、それ以外にも例えば油回転式のポンプを
適用してもよい。
【0014】その他、本実施例においては、水槽10内
の圧力を把握するために絶対圧力計18を水槽10側面
とエアレシーバ16とに設置し、また、土中間隙水の蒸
発に伴う試料土S表面の沈下量を測定する為に水槽10
上部には3測線の水糸19を張設した。
【0015】本発明の含水比測定方法を実施する第二実
施例としては、図2に示すように、底面を気密に覆う土
間コンクリート20と、その上に載置される試料土Sを
外気から密閉遮断する気密シート21とから主になる含
水比低下システムに本発明の含水比測定方法を適用した
例も考えられる。密閉空間内と排気管25及びエアレシ
ーバ26を介して連結された真空ポンプ27の設置構造
や各種気密構造は上記の鋼製水槽10を用いたシステム
とほぼ同様である。
【0016】上記に加えて、本発明では試料土Sの含水
比挙動を把握するためにRI計測用ガイド管G(例えば
φ50mm)を水槽10上面より垂直に設置している。
このRI計測用ガイド管Gは、本実施例における鋼製水
槽10等の密閉空間内外を貫通し、その外周を、前記密
閉空間を構成する構成材(ここでは前記緩衝材13及び
密閉シート14等)と気密接合させ、更に、該ガイド管
G内に開閉自在な気密弁Bを備えているものである。試
料土Sの含水比測定においては、ガンマ線及び中性子線
を放射して被測定対象の密度と含水比とを測定可能なR
I密度・水分測定装置を該ガイド管G内へ挿入し、水槽
10等の密閉空間内の前記試料土Sに対しガンマ線及び
中性子線を照射し含水比を測定するのである。
【0017】図3に本発明の含水比測定方法において用
いる、RI密度・水分量測定装置30を示す。該RI密
度・水分測定装置30は、たとえばφ38×1106m
m程度の略円筒形のステンレススチール製で、筒内の線
源ホルダー31に中性子線源32(例えばカルフォニウ
ム252など)、ガンマ線源33(コバルト60など)
を備え、更にそれらの検出器である熱中性子検出器34
(例えばHe管など)、ガンマ線検出器35(例えば
シンチレーションカウンターなど)を備えている。他に
検出した中性子数やガンマ線のカウントなどを行って各
種演算処理を行う電子回路36も内蔵する。実際に含水
比を測定する原理として、中性子線源32より照射され
た中性子が、試料土S中に含まれる水分の弾性散乱によ
り吸収反射されて生じる熱中性子を前記熱中性子検出器
34にて捕捉し試料土Sの含水比を測定することにな
る。なお、実施例中では前記ガイド管Gを一本のみ設置
した例を示したが、これに限らず、任意の測定点につい
て適宜数設置可能である。
【0018】係るRI密度・水分測定装置30のガイド
管Gへの挿入に際し、それまで保たれていた水槽10内
の真空状態を維持し続けるため、RI密度・水分測定装
置30の外形に合わせて伸縮及び密着可能な気密膜(図
示しない)を設けると好適である(または気密弁Bに同
様の機能を持たせてもよい)。或いは、ガイド管G内の
気密弁B近傍に、小区画の気密室(図示しない)を設け
て段階的にRI密度・水分測定装置30の挿入を行っ
て、最小限の排気作業にて水槽10内の真空状態を維持
することとしてもよい。
【0019】実際の含水比低下手順及び含水比測定方法
としては、下の表2に示す初期状態のもと、図1に示し
た鋼製水槽10を密閉空間として前記真空ポンプ17を
4日間稼動させて行った。試料土Sの初期状態を、使用
した真空ポンプ17の仕様と併せて表2に示す。
【0020】
【表2】
【0021】RI密度・水分測定装置30を用いて、試
料土Sの含水比を測定する詳細手順としては、図4の流
れ図に示す通り、まず準備作業としてRI密度・水分測
定装置30自体の校正試験を行う。この試験では、ガン
マ線計数率と実際の湿潤密度、及び中性子計数率と実際
の含水量のそれぞれの相関関係を試験体等を用いて適正
化するのである。次に現場での作業として、測定対象と
なる試料土Sと同じ材料(標準体)について予め含水比
等を測定し、その土質材料固有の校正曲線を求める。そ
の後、前記ガイド管Gに測定装置30を挿入し、任意位
置の試料土Sについて実際の含水比等を測定する。再度
確認のため、標準体について校正曲線をもとめて実際の
試料土Sについて得られたデータと比較検討を行う。測
定が終了すれば測定装置30等の保管と次回の測定に備
えて機器類の充電作業を行っておく。
【0022】試料土S中の含水比は、RI密度・水分測
定装置30を前記ガイド管Gに挿入してGL−0〜10
0cmの範囲について測定した。測定の結果、試料土S
中の含水比は、含水比低下前後で、GL−0〜40cm
の範囲で8%程度、GL−40〜80cmの範囲で3%
程度の減少を示すことが明らかである(図5参照。グラ
フ内で、適宜選択した実験エリアでの測定結果として1
〜4までを初期地盤と合わせて例示した)。
【0023】また、RI密度・水分測定装置30による
含水比計測により、含水比低下作業中における試料土S
の含水比の経時的挙動を測定した結果として、図6の含
水比挙動グラフを示し、該グラフによれば含水比低下措
置を施してから約4日ほどで当初より4%程度の含水比
低下を生じたことがわかる。
【0024】したがって、本発明の含水比測定方法によ
れば密閉空間内の土質材料の含水比を、含水比低下作業
と平行して、互いに影響を与えることなく簡便確実に測
定することができるのである。
【0025】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の含
水比測定方法は、密閉空間内に載置され外気と遮断され
た、岩石や土等の土質材料の含水比を測定する含水比測
定方法であって、前記密閉空間内外を貫通し、その外周
を、前記密閉空間を構成する構成材と気密接合させ、更
に、管内に開閉自在な気密弁を備えたガイド管に、ガン
マ線及び中性子線を放射して被測定対象の密度と含水比
とを測定可能な密度・水分測定装置を挿入し、密閉空間
内の前記土質材料の含水比を測定することを特徴とする
ものである。
【0026】したがって、土質材料の含水比を測定する
度に手間のかかる密閉空間の開放密閉作業を行う必要は
無くなり、例えば雨天時などでも屋内外に拘わらず土質
材料の含水比を高める恐れなく、連続的に任意の時点に
おける含水比測定を確実に行うことが可能となる。その
ことで、含水比測定作業自体の作業効率と経済性とを良
好に維持することにもつながるのである。
【0027】また、真空蒸発法を適用している密閉空間
に対しても、当初の真空状態に保たれている密閉空間そ
のままの状態に、含水比測定を実施可能であり、真空ポ
ンプの再稼動を伴う密閉空間内の真空化作業を全く必要
としない。したがって、含水比測定を、含水比低下作業
と平行して互いになんら影響を与えることなく確実に実
行することが出来るのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の含水比測定方法を適用した第一実施例
を示す説明図である。
【図2】本発明の含水比測定方法を適用した第二実施例
を示す説明図である。
【図3】本発明の含水比測定方法において用いる、RI
密度・水分量測定装置を示す説明図である。
【図4】本発明の含水比測定方法において、RI密度・
水分量測定装置を使用して含水比測定を行う手順をしめ
す流れ図である。
【図5】本発明の含水比測定方法により得られた含水比
の深度分布を示すグラフである。
【図6】本発明の含水比測定方法により得られた含水比
挙動を示すグラフである。
【符号の説明】 S 土質材料、試料土 G ガイド管 B 気密弁 10 密閉空間、鋼製水槽 30 密度・水分測定装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 密閉空間内に載置され外気と遮断され
    た、岩石や土等の土質材料の含水比を測定する含水比測
    定方法であって、 前記密閉空間内外を貫通し、その外周を、前記密閉空間
    を構成する構成材と気密接合させ、更に、管内に開閉自
    在な気密弁を備えたガイド管に、ガンマ線及び中性子線
    を放射して被測定対象の密度と含水比とを測定可能な密
    度・水分測定装置を挿入し、密閉空間内の前記土質材料
    の含水比を測定することを特徴とする含水比測定方法。
JP11202713A 1999-07-16 1999-07-16 含水比測定方法 Pending JP2001033404A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003049418A (ja) * 2001-08-06 2003-02-21 Maruyama Kogyo Kk 真空土質試験機
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