JP4545923B2 - 液状化試験装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、大型のせん断土槽を用い、上向きの浸透流により地盤中に過剰間隙水圧を発生させて液状化現象を再現する液状化試験装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
室内試験で液状化を再現する方法としては、例えば、
（１）物性試験方法。
（２）振動台を用いた振動試験方法。
（３）水流で液状化を起こす液状化試験方法。
などが知られ、実施されている。
【０００３】
上記（３）の液状化試験方法に関しては、例えば特開平６−１８３９３号公報に記載された液状化試験装置のように、原位置地盤から採取した土壌に荷重を繰り返し載荷することにより地盤を液状化させる方法も開発されている。
【０００４】
しかし、一般的には図１に試験の原理概要を略示したように、大型のせん断土槽１の中に、砂質土を用いて飽和土層（液状化層＝約４ｍ）２を作成し、その土層表面から高架水槽３の水面までの水頭差Ｈ（＝約４ｍ）を利用して、せん断土槽１内の低部へ略水平に敷設した吹き出し配管４から上向きの浸透水流５を発生させる液状化試験装置が知られている。液状化した地盤２中の試験杭９の杭頭へ水平変位を加え、その際の抵抗値を求めるのである。図１中の符号１０は吹き出し配管４より下側の支持層を指している。
【０００５】
通常は前記の水頭差Ｈ若しくはこれに相当する圧力によって地盤中に上向きの浸透水流５を発生させている。そして、大型のせん断土槽１を使用すると、浸透水流５を発生させるために大量の水が必要となるので、飽和土層２の上面まで溢れ出た浸透水は、水管６を用いて下方のノッチタンク７へ戻し、更にノッチタンク７内の水はポンプ８の働きで高架水槽３へと戻して循環させる。試験中は高架水槽３から飽和土層２へ常に一定の水頭差Ｈで水の供給を続け、継続的に水圧をかけた状態での液状化試験を行うことができるように構成している。
【０００６】
なお、液状化試験を繰り返し行うと、地盤２の状態、特に試験杭９の周辺部分の砂粒に圧密が発生して初期条件と異なってくるので、これを初期状態に戻すため、一層強い水流を送っていわゆるボイリングを行い、沈静化させることも試験の合間に必ず行われる。
【０００７】
【本発明が解決しようとする課題】
上記した図１の液状化試験装置は、一度作成した土槽内地盤２を用いて液状化試験を行った後、ボイリングを行うことで、作成時点とほぼ同じ初期条件の地盤に戻すことが出来る。しかし、何度もボイリングを繰り返すと、配管（水管）内に砂が詰まって水が流れなくなり、試験が失敗したり不調に終わる欠点がある。
例えば、急激に高架水槽３の水面を降下させた場合、吹き出し配管４内が負圧状態となって土槽内地盤２の砂の細粒分が吹き出し配管４の中へ入り込み（逆流し）、配管内が詰まってしまうことがある。
【０００８】
また、ボイリングを行う際に、配管内に空気が溜まっていると、土槽内地盤 （飽和土層２）内の水圧が上昇せず、上向きの浸透水流が発生しないこともある。
したがって、本発明の目的は、ボイリングを数回繰り返し行っても、目詰まりその他の不都合（トラブル）を発生しない構造に改良した液状化試験装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る液状化試験装置は、
大型のせん断土槽を用い、上向きの浸透水流により地盤中に過剰間隙水圧を発生させて液状化現象を再現する液状化試験装置において、
せん断土槽内の低部へ平面的に敷設した吹き出し配管は、土槽内地盤の表面から一定の高さに設置された高架水槽と接続されており、地盤表面へ溢れ出た浸透水を導く水管はノッチタンクと接続されており、ノッチタンク内の水はポンプにて前記高架水槽へ戻す水循環系統が構成されていること、
前記高架水槽から吹き出し配管へ水を送る水管の途中の位置、及び前記吹き出し配管に空気抜き管が接続されていること、
高架水槽から吹き出し配管へ水を導く水管の端末部に負圧防止用の逆止弁が設置されていること、
前記吹き出し配管は、綿網及びメッシュにて覆われ、吹き出し口の周囲には細粒分を除去した砕石等を敷き詰めた透水層が形成されていること、
をそれぞれ特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載した液状化試験装置において、
高架水槽の余剰水をノッチタンクへ導く排水管の排水口に、水中に含まれた細粒分を除去するストレーナーが設置され、砕石等を敷き詰めた透水層の表面はメッシュにて覆われており、せん断土槽内にピエゾメーターが設置されていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施形態及び実施例】
請求項１及び２に記載した発明に係る液状化試験装置の実施形態を、図１及び図２に基いて説明する。
【００１２】
図１の原理図を前提に、改良した配管系統を図２に示している。即ち、本発明の液状化試験装置は、大型のせん断土槽１を用い、その中に作成した飽和土層２へ上向きの浸透水流５を発生させることにより土槽内地盤中に過剰間隙水圧を発生させて液状化現象を再現するものである。前記の土槽内地盤２（飽和土層）は、原位置の地盤土壌または実験用の砂質土を用いて作成される。
【００１３】
図２の場合、せん断土槽１内の地盤低部へ平面的に敷設した吹き出し配管４は、６本（６系統）を平行に平面的に配置し、その内の３本づつを共通管で接続して２系統に分岐している。吹き出し配管４には管軸方向に等間隔で直径が約５mmの吹き出し口が上向きに設けられ、高架水槽３から一定水圧で供給された水は前記吹き出し口から吹き出され、地盤に上向きの浸透水流５を発生させる。
【００１４】
そのため高架水槽３から導いた水管１１は、途中で２系統に分岐させ、２本の分岐管１２、１２が前記吹き出し配管４の各ヘッダー１３とそれぞれ逆止弁１４を介して接続されている。この逆止弁１４は、ボイリング後の沈静化のために急激に高架水槽３を下降させた際に、管内の水流に逆流現象が生ずることを自動的に阻止する。その結果、従来発生していた、前記水の逆流現象によって吹き出し配管４の管内が負圧となり、せん断土槽１内の砂の細粒分が吹き出し配管４の中へ入り込み、同配管内が詰まってしまう事故を未然に防止するのである。
【００１５】
前記高架水槽３は、土槽内地盤２の表面から一定の高さ（例えば０〜４ｍの水頭差）に設置されている。
【００１６】
せん断土槽１内の地盤２の表面へ溢れ出た浸透水は、ポンプ１５で汲み上げ、これを導く水管６はノッチタンク７と接続されている。ノッチタンク７内に溜まった水はポンプ８にて汲み上げ、その水を導く水管１６が前記高架水槽３と接続され、もって順次に水を循環させる水循環系統が構成されている。高架水槽３の溢流は水管２０にてノッチタンク７へ戻す。従って、液状化試験には大量の水をせん断土槽１内へ継続的に供給し続けなければならないが、前記のように水循環系統を構成したことによって、水の無駄な消費を回避でき、継続的に一定の水圧をかけた状態で水を供給して、液状化試験を安定に品質良く、経済的に行うことができる。
【００１７】
土槽内地盤２のボイリングを行う際に、配管（水管）系統内に空気が溜まっていると、地盤２内の水圧が上昇せず、上向きの浸透水流５が発生しない。その対策として、前記水管１１のできるだけ上方の位置に空気抜き管１７が接続され、同管１７に空気抜き用ボールバルブ１７ａが設置されている。１７ｂは水圧計である。また、前記吹き出し配管４の中央部にも空気抜き管１８が接続されており、その途中にも空気抜き用ボールバルブ１８ａが設置されている。前記の各空気抜き管１７、１８はノッチタンク７へ接続されている。したがって、各配管（水管）系統内に空気が溜まる問題は解決されている。
【００１８】
せん断土槽１内の余剰水をノッチタンク７へ導く水管６の排水口に、水中に含まれた細粒分を除去するストレーナー２１が設置されている。前記高架水槽３及びノッチタンク７の中には、沈殿槽を兼ねて一定の水位を規制する水中せき３ａと３ｂ、又は７ａが設置されている。
【００１９】
その他、前記吹き出し配管４の吹き出し口は、詳しい図示を省略したが、綿網及びメッシュにて覆われている。更にその周囲には細粒分を除去した砕石等を敷き詰めた透水層３０が形成され、この透水層３０の表面、つまり飽和土層２との境界位置はメッシュ３１にて覆われている。ボイリングの際に砕石が浮遊して地盤中へ入り込む不都合を防止するためである。
【００２０】
やはり詳しく図示することは省略したが、せん断土槽１内には、土槽内地盤２中の過剰間隙水圧分布の変化をリアルタイムで目視確認ができるように、上下方向に所定の間隔で（または所定の高さ位置に）ピエゾメーターが複数設置されている。
【００２１】
【発明の奏する効果】
請求項１、２に記載した発明に係る液状化試験装置は、上記の構成であるから、ボイリングを何回行っても、吹き出し配管の目詰まり等によるトラブルの心配がなく、繰り返し安定して良質な液状化試験を可能ならしめ、地盤のより正確な挙動把握に寄与するのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】液状化試験装置の原理説明図である。
【図２】本発明により改良した液状化試験装置の配管系統図である。
【符号の説明】
１ 大型のせん断土槽
５ 上向きの浸透水流
２ 土槽内地盤
４ 吹き出し配管
３ 高架水槽
６ 水管
１１ 水管
７ ノッチタンク
８ ポンプ
１７ 空気抜き管
１８ 空気抜き管
１４ 逆止弁
３０ 透水層
３１ メッシュ
２０ 排水管
２１ ストレーナー
【発明の属する技術分野】
この発明は、大型のせん断土槽を用い、上向きの浸透流により地盤中に過剰間隙水圧を発生させて液状化現象を再現する液状化試験装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
室内試験で液状化を再現する方法としては、例えば、
（１）物性試験方法。
（２）振動台を用いた振動試験方法。
（３）水流で液状化を起こす液状化試験方法。
などが知られ、実施されている。
【０００３】
上記（３）の液状化試験方法に関しては、例えば特開平６−１８３９３号公報に記載された液状化試験装置のように、原位置地盤から採取した土壌に荷重を繰り返し載荷することにより地盤を液状化させる方法も開発されている。
【０００４】
しかし、一般的には図１に試験の原理概要を略示したように、大型のせん断土槽１の中に、砂質土を用いて飽和土層（液状化層＝約４ｍ）２を作成し、その土層表面から高架水槽３の水面までの水頭差Ｈ（＝約４ｍ）を利用して、せん断土槽１内の低部へ略水平に敷設した吹き出し配管４から上向きの浸透水流５を発生させる液状化試験装置が知られている。液状化した地盤２中の試験杭９の杭頭へ水平変位を加え、その際の抵抗値を求めるのである。図１中の符号１０は吹き出し配管４より下側の支持層を指している。
【０００５】
通常は前記の水頭差Ｈ若しくはこれに相当する圧力によって地盤中に上向きの浸透水流５を発生させている。そして、大型のせん断土槽１を使用すると、浸透水流５を発生させるために大量の水が必要となるので、飽和土層２の上面まで溢れ出た浸透水は、水管６を用いて下方のノッチタンク７へ戻し、更にノッチタンク７内の水はポンプ８の働きで高架水槽３へと戻して循環させる。試験中は高架水槽３から飽和土層２へ常に一定の水頭差Ｈで水の供給を続け、継続的に水圧をかけた状態での液状化試験を行うことができるように構成している。
【０００６】
なお、液状化試験を繰り返し行うと、地盤２の状態、特に試験杭９の周辺部分の砂粒に圧密が発生して初期条件と異なってくるので、これを初期状態に戻すため、一層強い水流を送っていわゆるボイリングを行い、沈静化させることも試験の合間に必ず行われる。
【０００７】
【本発明が解決しようとする課題】
上記した図１の液状化試験装置は、一度作成した土槽内地盤２を用いて液状化試験を行った後、ボイリングを行うことで、作成時点とほぼ同じ初期条件の地盤に戻すことが出来る。しかし、何度もボイリングを繰り返すと、配管（水管）内に砂が詰まって水が流れなくなり、試験が失敗したり不調に終わる欠点がある。
例えば、急激に高架水槽３の水面を降下させた場合、吹き出し配管４内が負圧状態となって土槽内地盤２の砂の細粒分が吹き出し配管４の中へ入り込み（逆流し）、配管内が詰まってしまうことがある。
【０００８】
また、ボイリングを行う際に、配管内に空気が溜まっていると、土槽内地盤 （飽和土層２）内の水圧が上昇せず、上向きの浸透水流が発生しないこともある。
したがって、本発明の目的は、ボイリングを数回繰り返し行っても、目詰まりその他の不都合（トラブル）を発生しない構造に改良した液状化試験装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る液状化試験装置は、
大型のせん断土槽を用い、上向きの浸透水流により地盤中に過剰間隙水圧を発生させて液状化現象を再現する液状化試験装置において、
せん断土槽内の低部へ平面的に敷設した吹き出し配管は、土槽内地盤の表面から一定の高さに設置された高架水槽と接続されており、地盤表面へ溢れ出た浸透水を導く水管はノッチタンクと接続されており、ノッチタンク内の水はポンプにて前記高架水槽へ戻す水循環系統が構成されていること、
前記高架水槽から吹き出し配管へ水を送る水管の途中の位置、及び前記吹き出し配管に空気抜き管が接続されていること、
高架水槽から吹き出し配管へ水を導く水管の端末部に負圧防止用の逆止弁が設置されていること、
前記吹き出し配管は、綿網及びメッシュにて覆われ、吹き出し口の周囲には細粒分を除去した砕石等を敷き詰めた透水層が形成されていること、
をそれぞれ特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載した液状化試験装置において、
高架水槽の余剰水をノッチタンクへ導く排水管の排水口に、水中に含まれた細粒分を除去するストレーナーが設置され、砕石等を敷き詰めた透水層の表面はメッシュにて覆われており、せん断土槽内にピエゾメーターが設置されていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施形態及び実施例】
請求項１及び２に記載した発明に係る液状化試験装置の実施形態を、図１及び図２に基いて説明する。
【００１２】
図１の原理図を前提に、改良した配管系統を図２に示している。即ち、本発明の液状化試験装置は、大型のせん断土槽１を用い、その中に作成した飽和土層２へ上向きの浸透水流５を発生させることにより土槽内地盤中に過剰間隙水圧を発生させて液状化現象を再現するものである。前記の土槽内地盤２（飽和土層）は、原位置の地盤土壌または実験用の砂質土を用いて作成される。
【００１３】
図２の場合、せん断土槽１内の地盤低部へ平面的に敷設した吹き出し配管４は、６本（６系統）を平行に平面的に配置し、その内の３本づつを共通管で接続して２系統に分岐している。吹き出し配管４には管軸方向に等間隔で直径が約５mmの吹き出し口が上向きに設けられ、高架水槽３から一定水圧で供給された水は前記吹き出し口から吹き出され、地盤に上向きの浸透水流５を発生させる。
【００１４】
そのため高架水槽３から導いた水管１１は、途中で２系統に分岐させ、２本の分岐管１２、１２が前記吹き出し配管４の各ヘッダー１３とそれぞれ逆止弁１４を介して接続されている。この逆止弁１４は、ボイリング後の沈静化のために急激に高架水槽３を下降させた際に、管内の水流に逆流現象が生ずることを自動的に阻止する。その結果、従来発生していた、前記水の逆流現象によって吹き出し配管４の管内が負圧となり、せん断土槽１内の砂の細粒分が吹き出し配管４の中へ入り込み、同配管内が詰まってしまう事故を未然に防止するのである。
【００１５】
前記高架水槽３は、土槽内地盤２の表面から一定の高さ（例えば０〜４ｍの水頭差）に設置されている。
【００１６】
せん断土槽１内の地盤２の表面へ溢れ出た浸透水は、ポンプ１５で汲み上げ、これを導く水管６はノッチタンク７と接続されている。ノッチタンク７内に溜まった水はポンプ８にて汲み上げ、その水を導く水管１６が前記高架水槽３と接続され、もって順次に水を循環させる水循環系統が構成されている。高架水槽３の溢流は水管２０にてノッチタンク７へ戻す。従って、液状化試験には大量の水をせん断土槽１内へ継続的に供給し続けなければならないが、前記のように水循環系統を構成したことによって、水の無駄な消費を回避でき、継続的に一定の水圧をかけた状態で水を供給して、液状化試験を安定に品質良く、経済的に行うことができる。
【００１７】
土槽内地盤２のボイリングを行う際に、配管（水管）系統内に空気が溜まっていると、地盤２内の水圧が上昇せず、上向きの浸透水流５が発生しない。その対策として、前記水管１１のできるだけ上方の位置に空気抜き管１７が接続され、同管１７に空気抜き用ボールバルブ１７ａが設置されている。１７ｂは水圧計である。また、前記吹き出し配管４の中央部にも空気抜き管１８が接続されており、その途中にも空気抜き用ボールバルブ１８ａが設置されている。前記の各空気抜き管１７、１８はノッチタンク７へ接続されている。したがって、各配管（水管）系統内に空気が溜まる問題は解決されている。
【００１８】
せん断土槽１内の余剰水をノッチタンク７へ導く水管６の排水口に、水中に含まれた細粒分を除去するストレーナー２１が設置されている。前記高架水槽３及びノッチタンク７の中には、沈殿槽を兼ねて一定の水位を規制する水中せき３ａと３ｂ、又は７ａが設置されている。
【００１９】
その他、前記吹き出し配管４の吹き出し口は、詳しい図示を省略したが、綿網及びメッシュにて覆われている。更にその周囲には細粒分を除去した砕石等を敷き詰めた透水層３０が形成され、この透水層３０の表面、つまり飽和土層２との境界位置はメッシュ３１にて覆われている。ボイリングの際に砕石が浮遊して地盤中へ入り込む不都合を防止するためである。
【００２０】
やはり詳しく図示することは省略したが、せん断土槽１内には、土槽内地盤２中の過剰間隙水圧分布の変化をリアルタイムで目視確認ができるように、上下方向に所定の間隔で（または所定の高さ位置に）ピエゾメーターが複数設置されている。
【００２１】
【発明の奏する効果】
請求項１、２に記載した発明に係る液状化試験装置は、上記の構成であるから、ボイリングを何回行っても、吹き出し配管の目詰まり等によるトラブルの心配がなく、繰り返し安定して良質な液状化試験を可能ならしめ、地盤のより正確な挙動把握に寄与するのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】液状化試験装置の原理説明図である。
【図２】本発明により改良した液状化試験装置の配管系統図である。
【符号の説明】
１ 大型のせん断土槽
５ 上向きの浸透水流
２ 土槽内地盤
４ 吹き出し配管
３ 高架水槽
６ 水管
１１ 水管
７ ノッチタンク
８ ポンプ
１７ 空気抜き管
１８ 空気抜き管
１４ 逆止弁
３０ 透水層
３１ メッシュ
２０ 排水管
２１ ストレーナー
Claims (2)
- 大型のせん断土槽を用い、上向きの浸透水流により地盤中に過剰間隙水圧を発生させて液状化現象を再現する液状化試験装置において、
せん断土槽内の低部へ平面的に敷設した吹き出し配管は、土槽内地盤の表面から一定の高さに設置された高架水槽と接続されており、地盤表面へ溢れ出た浸透水を導く水管はノッチタンクと接続されており、ノッチタンク内の水はポンプにて前記高架水槽へ戻す水循環系統が構成されていること、
前記高架水槽から吹き出し配管へ水を送る水管の途中の位置、及び前記吹き出し配管に空気抜き管が接続されていること、
高架水槽から吹き出し配管へ水を導く水管の端末部に負圧防止用の逆止弁が設置されていること、
前記吹き出し配管は、綿網及びメッシュにて覆われ、吹き出し口の周囲には細粒分を除去した砕石等を敷き詰めた透水層が形成されていること、
をそれぞれ特徴とする液状化試験装置。 - 高架水槽の余剰水をノッチタンクへ導く排水管の排水口に、水中に含まれた細粒分を除去するストレーナーが設置され、砕石等を敷き詰めた透水層の表面はメッシュにて覆われており、せん断土槽内にピエゾメーターが設置されていることを特徴とする、請求項１に記載した液状化試験装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000397778A JP4545923B2 (ja) | 2000-12-27 | 2000-12-27 | 液状化試験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000397778A JP4545923B2 (ja) | 2000-12-27 | 2000-12-27 | 液状化試験装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002195993A JP2002195993A (ja) | 2002-07-10 |
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ID=18862864
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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| JP6046291B1 (ja) * | 2016-03-25 | 2016-12-14 | 一般社団法人中部地域づくり協会 | 液状化現象試験装置 |
| CN112432891A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-03-02 | 西安理工大学 | 可考虑水压力作用的碾压混凝土侵蚀实时监测装置及方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0618393A (ja) * | 1992-07-01 | 1994-01-25 | Shimizu Corp | 地盤の液状化実験装置 |
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2000
- 2000-12-27 JP JP2000397778A patent/JP4545923B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0618393A (ja) * | 1992-07-01 | 1994-01-25 | Shimizu Corp | 地盤の液状化実験装置 |
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|---|---|
| JP2002195993A (ja) | 2002-07-10 |
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