JP2021080648A - 試験砂の浸透試験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】精度の高い試験砂の浸透試験方法を提供する。【解決手段】試験砂Ｓを充填するモールド１と、この上端部に固定された上部フランジ２と、下端部に固定された下部フランジ３と、上部フランジ２と一体化され、かつモールド１の上端部の開口内に挿入されるピストン４と、一端部が上部フランジ２に他端部が下部フランジ３に固定された伸縮ロッド５と、薬液注入ライン２０及び流量計２１と、薬液排出ライン３０及び質量計３１とを有し、伸縮ロッド５は、一端部が上部フランジ２を、他端部が下部フランジ３を貫通する伸縮棒材５１を有し、この伸縮棒材５１の上端部及び下端部にネジ部５２が設けられ、このネジ部５２に螺合するナット５３が備わる浸透試験装置Ｘを用い、ナット５３を回すことでピストン４を上下動させ、試験砂Ｓの上載荷重を調節する試験砂Ｓの浸透試験方法である。【選択図】図１

Description

本発明は、薬液注入に先立つ等して試験砂を使用して行われる浸透試験の方法に関するものである。

例えば、砂質地盤の液状化対策などとして、当該砂質地盤を薬液注入によって硬化させ、もって当該砂質地盤の強度を高める地盤安定化工法が存在する。この工法においては、通常、これに先立って、注入する薬液の性能を評価するために浸透試験が行われる。この浸透試験においては、地盤安定化工法を行う現地と同じ砂が試験砂として用いられるなどする。また、試験砂はモールド内に充填され、モールド内の試験砂に薬液が注入されることで試験が実施される。

そこで、この試験を行うための装置や方法については、例えば、特許文献１，２等を参考にすることができる。これら文献の方法による場合は、現地で採取した乾燥砂をモールド内に投入し、コンプレッサによってモールド内を摺動するピストンで乾燥砂に上載荷重をかけ、この状態で試験を行うことができる。したがって、現地により近い条件で試験を行うことができる。

しかしながら、本発明者等の認識するところによると、上記文献の方法による場合は、ピストンを摺動するためのコンプレッサからの空気が乾燥砂に混入してしまい、試験の精度が落ちる。

特開２００３−１２１４３３号公報 特開２００４−１９６８９９号公報

本発明が解決しようとする主たる課題は、精度の高い試験砂の浸透試験方法を提供することにある。

上記課題を解決するための手段は、
試験砂を充填するモールドと、
前記モールドの上端部に固定された上部フランジと、
前記モールドの下端部に固定された下部フランジと、
前記上部フランジと一体化され、かつ前記モールドの上端部の開口内に挿入されるピストンと、
一端部が前記上部フランジに固定され、かつ他端部が前記下部フランジに固定された伸縮ロッドと、
前記下部フランジを貫通して前記モールド内と連通する薬液注入ラインと、
この薬液注入ライン上に配置された流量計と、
前記上部フランジを貫通して前記モールド内と連通する薬液排出ラインと、
この薬液排出ライン上に配置された質量計と、
を有し、
前記伸縮ロッドは、一端部が前記上部フランジを貫通し、他端部が前記下部フランジを貫通する伸縮棒材を有し、この伸縮棒材の上端部及び下端部の少なくとも一方にネジ部が設けられ、このネジ部に螺合するナットが備わる浸透試験装置を用い、
前記ナットを回すことで前記上部フランジ及び前記ピストンを上下動させ、もって前記試験砂の上載荷重を調節する、
ことを特徴とする試験砂の浸透試験方法である。

本発明によると、精度の高い試験砂の浸透試験方法になる。

本形態の浸透試験装置の概要図である。

次に、発明を実施するための形態を説明する。なお、本実施の形態は本発明の一例である。本発明の範囲は、本実施の形態の範囲に限定されない。

本形態の浸透試験方法は、必要により薬液の種類や濃度を変える等し、モールド内の試験砂に所望の圧力（上載荷重）を作用させつつ薬液を注入するものである。また、モールド内の試験砂に所定の圧力を作用させたまま養生し、もって供試体を作製することもできる。したがって、本形態の浸透試験方法においては、まず、モールド内の試験砂に所定の圧力を作用させることができる本形態の浸透試験装置を準備し、これを使用して行うものである。そこで、以下では、まず、浸透試験装置について説明し、次で、この装置を使用した浸透試験方法について説明する。

（浸透試験装置）
図１に示すように、本形態の浸透試験装置Ｘは、試験砂Ｓを充填するモールド１と、モールド１の上端部に固定された上部フランジ２と、モールド１の下端部に固定された下部フランジ３と、上部フランジ２と一体化され、かつモールド１の上端部の開口内に挿入されるピストン４とを有する。

試験砂Ｓとしては、例えば、注入の対象となる土地（現地）と同じ、あるいは類似の土砂を適宜使用すると好適である。

本形態のモールド１は、円筒状であり、上端部及び下端部が開口している。このモールド１は、例えば、アクリル管（透明塩ビ管）等で形成することができる。

本形態の上部フランジ２は、平面視（上方から見た場合）でモールド１より大径な円形状であり、下側表面にピストン４が設けられている。このピストン４は、上部フランジ２と一体化されている。ピストン４は、モールド１よりも小径の円柱状であり、上部フランジ２の下側表面から下方に突出している。ピストン４は、モールド１の上端部の開口内に挿入され、モールド１の上端部の開口を塞いだ状態で、モールド１内を摺動する。なお、上部フランジ２は、モールド１内に挿入されず、モールド１内を摺動するものではない。したがって、平面視での形状を円形状だけでなく四角形等の適宜の形状にすることができる。なお、フランジ２は、ピストン４と一体化されており、ピストン４と共に上下動する。

ピストン４の下端部周壁には、必要によりＯリング４Ａが取り付けられる。このＯリング４Ａによって、試験砂Ｓや薬液等がモールド１とピストン４との間隙から漏れてしまうのが確実に防止され、また、ピストン４の上下動に伴い外部からモールド１内に空気等が侵入するのが確実に防止される。

本形態の下部フランジ３は、平面視（上方から見た場合）で円形状でフランジ２と同等な大きさである。本形態においては、この下部フランジ３によってモールド１の下端部の開口が塞がれている。また、下部フランジ３は、フランジ２と同様に平面視での形状を四角形等の適宜の形状にすることができる。なお、本形態の下部フランジ３は、上部フランジ２とは異なり上下動するものではない。

本形態の浸透試験装置Ｘには、更に伸縮ロッド５が１本又は２本以上の複数本、本形態においては２本備わる。伸縮ロッド５を複数本とする場合は、モールド１の周方向に均等の間隔をおいて配置されていると好適である。

伸縮ロッド５は、一端部たる上端部が上部フランジ２に固定され、かつ他端部たる下端部が下部フランジ３に固定されている。伸縮ロッド５の伸縮力によって、上部フランジ２に上下方向の力が加わり、ピストン４をもって試験砂Ｓに上載荷重が加わる。

伸縮ロッド５の具体的な形態は種々考えることができるが、試験砂Ｓや薬液がモールド１とピストン４との間隙から漏れてしまうのを確実に防止し、また、モールド１の外部からモールド１内に空気等が入り込むのを確実に防止するために、以下で説明する本形態の伸縮ロッド５の採用を推奨する。

本形態の伸縮ロッド５は、一端部たる上端部が上部フランジ２を貫通し、他端部たる下端部が下部フランジ３を貫通する伸縮棒材５１を有する。この伸縮棒材５１の上端部及び下端部の少なくともいずれか一方には、本形態においては両方には、ネジ部５２が形成されている。このネジ部５２は雄ネジであり、このネジ部５２に螺合するナット５３が備えられている。

伸縮棒材５１は、例えば、エアシリンダー等を使用して構成することができるが、本形態の伸縮棒材５１は、２本のネジ棒及びこれらのネジ棒の中央部に配置された引張ばね５４で構成されている。つまり、引張ばね５４の伸縮によって伸縮棒材５１が伸縮する構成とされている。本形態によると、エアの管理が容易になり、エアがモールド１内に入り込むのが確実に防止される。また、伸縮棒材５１の途中に引張ロードセルを設置することにより、上載圧を適宜調整することが出来る。さらに、ばね定数から、伸縮ロッド５の伸びを計測することにより上載圧を制御することができる。

伸縮棒材５１の数は、伸縮ロッド５の数として前述したように１本とすることもできるが、３本以上の複数本とし、ピストン４が確実に垂直に上下動するようにするのが好ましい。この点、前述した特許文献が開示するように、モールド内を摺動するピストンをコンプレッサ等によって直接上下動するように構成すると、ピストンの傾き等を原因としてモールド内に空気が流入するおそれがあり、試験の精度が低下する。

本形態の浸透試験装置Ｘには、以上の他、下部フランジ３を貫通してモールド１内と連通する薬液注入ライン２０と、上部フランジ２を貫通してモールド１内と連通する薬液排出ライン３０とが備わる。薬液注入ライン２０や薬液排出ライン３０の貫通箇所は特に限定されないが、好ましくは上部フランジ２や下部フランジ３の中心部である。

本形態の薬液注入ライン２０には、流量計２１、薬液注入のためのポンプ２２、弁２３等が配置されている。また、薬液排出ライン３０には、電子天秤やロードセル等からなる質量計３１が配置されている。

（浸透試験方法）
次に、本形態の浸透試験方法について、説明する。
本形態の浸透試験方法においては、まず、以上のようにしてなる浸透試験装置Ｘを準備する。次に、浸透試験装置Ｘのモールド１内に、例えば、現地で採取した乾燥砂を目標とする相対密度で計量する等して充填する。そして、ナット５３を回すことで、引張ばね５４の伸びを調整する。これにより、上部フランジ２及びピストン４が上下動し、もって試験砂Ｓの上載荷重が調節される。この点、試験砂Ｓに対する上載荷重は、例えば、６〜４０ｋｇとすることができる（例えば、伸縮ロッド５を２本とする場合は、各ロッド５の荷重が３〜２０ｋｇということになる。）。

次に、以上のようにして試験砂Ｓに上載荷重が作用している状態で、薬液注入ライン２０からモールド１内に薬液を注入する。モールド１内に注入された薬液は、モールド１内の試験砂Ｓに浸透し、更に薬液排出ライン３０から排出される。この薬液の注入や排出に際しては、薬液注入ライン２０に備わる流量計２１の計測値や薬液排出ライン３０に備わる質量計３１の計測値に基づいて薬液の線速（注入速度）を制御すると好適である。この制御により、線速に基づいた薬液の浸透試験が可能になる。したがって、例えば、砂の間隙率や注入流量（想定値）を設定することで、現地における注入孔からの距離に応じた線速を算出することができるようになる。

（その他）
以上の実施形態は、以下に示す手段の範囲内で適宜異なる形態に変更することができる。
（手段１）
試験砂を充填するモールドと、
前記モールドの上端部に固定された上部フランジと、
前記モールドの下端部に固定された下部フランジと、
前記上部フランジと一体化され、かつ前記モールドの上端部の開口内に挿入されるピストンと、
一端部が前記上部フランジに固定され、かつ他端部が前記下部フランジに固定された伸縮ロッドと、
前記下部フランジを貫通して前記モールド内と連通する薬液注入ラインと、
この薬液注入ライン上に配置された流量計と、
前記上部フランジを貫通して前記モールド内と連通する薬液排出ラインと、
この薬液排出ライン上に配置された質量計と、
を有し、
前記伸縮ロッドは、一端部が前記上部フランジを貫通し、他端部が前記下部フランジを貫通する伸縮棒材を有し、この伸縮棒材の上端部及び下端部の少なくとも一方にネジ部が設けられ、このネジ部に螺合するナットが備わる浸透試験装置を用い、
前記ナットを回すことで前記上部フランジ及び前記ピストンを上下動させ、もって前記試験砂の上載荷重を調節する、
ことを特徴とする試験砂の浸透試験方法。

（手段２）
前記伸縮棒材は、引張ばねで伸縮する、
手段１に記載の試験砂の浸透試験方法。

（手段３）
前記流量計の計測値及び前記質量計の計測値の少なくともいずれか一方に基づいて薬液の線速を制御する、
手段１又は手段２に記載の試験砂の浸透試験方法。

本発明は、薬液注入に先立つ等して試験砂を使用して行われる浸透試験の方法として利用可能である。

１ モールド
２ 上部フランジ
３ 下部フランジ
４ ピストン
４Ａ Ｏリング
５ 伸縮ロッド
２０ 薬液注入ライン
２１ 流量計
２２ ポンプ
２３ 弁
３０ 薬液排出ライン
３１ 質量計
５１ 伸縮棒材
５２ ネジ部
５３ ナット
Ｓ 試験砂
Ｘ 浸透試験装置

Claims (3)

1. 試験砂を充填するモールドと、
   前記モールドの上端部に固定された上部フランジと、
   前記モールドの下端部に固定された下部フランジと、
   前記上部フランジと一体化され、かつ前記モールドの上端部の開口内に挿入されるピストンと、
   一端部が前記上部フランジに固定され、かつ他端部が前記下部フランジに固定された伸縮ロッドと、
   前記下部フランジを貫通して前記モールド内と連通する薬液注入ラインと、
   この薬液注入ライン上に配置された流量計と、
   前記上部フランジを貫通して前記モールド内と連通する薬液排出ラインと、
   この薬液排出ライン上に配置された質量計と、
   を有し、
   前記伸縮ロッドは、一端部が前記上部フランジを貫通し、他端部が前記下部フランジを貫通する伸縮棒材を有し、この伸縮棒材の上端部及び下端部の少なくとも一方にネジ部が設けられ、このネジ部に螺合するナットが備わる浸透試験装置を用い、
   前記ナットを回すことで前記上部フランジ及び前記ピストンを上下動させ、もって前記試験砂の上載荷重を調節する、
   ことを特徴とする試験砂の浸透試験方法。
2. 前記伸縮棒材は、引張ばねで伸縮する、
   請求項１に記載の試験砂の浸透試験方法。
3. 前記流量計の計測値及び前記質量計の計測値の少なくともいずれか一方に基づいて薬液の線速を制御する、
   請求項１又は請求項２に記載の試験砂の浸透試験方法。

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