JP4915094B2 - 地盤・地下水モデル試験方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、地表或いは地中に建設される建造物の周辺において地下水を含む岩盤内で生じる化学反応、微生物反応等の現象を実験室で再現して測定できるようにした地盤・地下水モデル試験方法及び装置に関する。

廃棄物処分場や地中構造物等の建造物の建設に当たっては、建造物を建設することで引き起こされる環境への影響を予測し、施工後の地盤の安定確保を図る等の対応を適切に行う必要がある。このためには、建造物を建設することによって深地層から供給される水素やメタン等のガスにより地盤内の地下水を介して起こる化学反応、微生物反応等の現象を適確に把握し、或いは、放射性廃棄物の地層処分施設、廃棄物を岩盤近傍へ処分する処分施設、燃料の地下備蓄施設等からの漏洩放射線やリークした汚染物質、燃料ガス等によって地盤内で起こる化学反応や微生物等に対する生物学的諸現象を的確に把握し、これによって将来の変化を予測することが重要となる。

しかし、建造物建設による環境への影響を予測するために、現地において機器を用いて地盤内で起こる化学反応、微生物反応及び地下水の水質の変化等の現象を測定することは非常に困難である。更にこの測定作業は長期に亘って行う必要があるために尚更困難となる。

従って、建造物の建設地点の状況を実験室レベルで再現し、建設地点で起こる現象を実験室で測定することができれば、測定作業を容易にしかも安定して行うことができるが、このような装置は実現されていない。

従来においては、例えば、岩石等を切出した試料を区画内に設置して上方から水を流して透水係数を測定する装置（特許文献１等参照）、或いは、岩石中に穿たれた複数の孔の１つから地下水を注入し他の孔から取水して汚染物質の挙動を調べる装置（非特許文献１等参照）が報告されている。

また、ガラススライドによるサンプルを保持したホルダーを密閉容器に収容してＵＲＬ（Underground Research Laboratory）の現場にて、花崗岩の地下水で生長するバイオフィルムを研究したことを紹介し、その基本的な構成を示したものがある（非特許文献２等参照）。
特許第3350197号公報 T.T.Vandergraaf et al.(2003) RADIONUCLIDE MIGRATION EXPERIMENTS IN TUFF BLOCKS WM'03 Conference,February 23-27,2003,Tucson,AZ S.Stroes-Gascoyne et al.(2000) ANALYSIS OF BIOFILMS GROWN IN SITU AT AECL'S UNDERGROUND RESEARCH LABORATORY ON GRANITE, TITANIUM AND COPPER COUPONS AECL-12098

しかし、前記特許文献１では試料に対する透水性を測定するのみであるため、地下水の水みちの現況把握や将来予測には利用することができるが、建設地点の地下水を介して地盤内で起こる化学反応、微生物反応及び地下水の水質の変化等の現象を把握することはできない。

また、非特許文献１では、岩石中に穿った孔の１つから地下水を注入し他の孔から取水して汚染物質の挙動を調べるようにしており、天然の岩石を用いることによって現地の状況に近付けようとするものであるが、岩石に存在する亀裂の大きさは様々であり、そのために測定データがどのような条件下の試験で得られたものであるかを明らかにすることができず、測定データから今後利用できる法則性を見出すことはできない。

また、孔内部で起こった化学反応、微生物反応等を測定することは困難であり、そのために前記岩石を割って孔内面の観察・測定を行った場合には、その時点で測定は終了してしまい、継続的な測定を行うことはできない。

この問題をカバーするためにはテストピースを用いる方法が有効であり、非特許文献２にはこのテストピース（ガラススライド）を用いた方法が示されている。しかし、非特許文献２は、地下水の圧力を利用して水を密閉容器内に流すものであるため、水の供給流量を調節することが難しく、また地下水に溶け込んでいるガス組成も自然の状態のままであるためにコントロールすることができないという問題がある。従って、測定データがどのような条件下の試験で得られたものであるかを明らかにすることができないため、測定データから法則性を求めて以後の地盤に対する建造物等の影響を想定する際に有効に活用できないという問題がある。また、非特許文献２では、密閉容器による測定装置を現地の地盤中に設置して測定する必要があるため、測定装置を設置するための坑道等を現地に建設する必要があり、よって膨大な費用が掛るという問題がある。

更に、テストピース表面の化学反応、微生物反応等を測定する際には、密閉容器を実験室等に運搬して測定しなければならないため、運搬時にテストピースに付着した付着物の成分や状態が変化してしまうことが考えられ、正確な測定ができないという問題がある。

また、テストピースをホルダーごと密閉容器内部の水中から取り出して一部のテストピースの測定を行い、他のテストピースは再びホルダーごと密閉容器内の水中に挿入して経時的な測定を行うことも考えられるが、水中から取り出されたテストピースは外気と触れることによって変質することが考えられ、このために正確な経時測定を行うことができないという問題がある。

本発明は、上記実情に鑑みてなしたもので、地表或いは地中に建設される建造物の周辺において地盤内の地下水によって生じる化学反応、微生物反応等の現象を実験室で再現して測定できるようにした地盤・地下水モデル試験方法及び装置を提供しようとするものである。

本発明は、地下水を含む岩盤内で起きている化学反応、微生物反応に基づく試験対象水の水質の変化を実験室で再現して測定できるようにした地盤・地下水モデル試験方法であって、密閉容器内に、試験対象水を流動させるための少なくとも一部が岩石で形成された水路を備えた反応装置を設け、深地層から供給されるガス或いは建造物から漏洩する可能性があるガスになるように成分を模擬的に調整した試料ガスを合流させた試験対象水を前記密閉容器内の気相中において前記水路の一端側に滴下供給して前記水路に流動させ、水路内での反応を経た試験対象水を水路の他端側から取り出して成分を測定し、該測定した成分を、前記水路に供給している試験対象水の予め分かっている成分と比較することにより水質の変化を測定することを特徴とする地盤・地下水モデル試験方法、に係るものである。

上記地盤・地下水モデル試験方法において、前記反応装置の水路に供給する試験対象水及び試料ガスを加圧供給し、前記水路の他端側の試験対象水を背圧弁を介して取り出すことは好ましい。

また、上記地盤・地下水モデル試験方法において、前記反応装置に岩石で形成した複数のテストピースを予め挿入しておき、所定時間経過後にテストピースの一部を密閉容器から取り出して観察・測定することは好ましい。

また、本発明は、地下水を含む岩盤内で起きている化学反応、微生物反応に基づく試験対象水の水質の変化を実験室で再現して測定できるようにした地盤・地下水モデル試験装置であって、密閉容器と、該密閉容器内に設置され試験対象水を流動させるための少なくとも一部が岩石で形成された水路を有する反応装置と、深地層から供給されるガス或いは建造物から漏洩する可能性があるガスになるように成分を模擬的に調整した試料ガスが合流した試験対象水を前記密閉容器内の気相中において前記水路の一端側に滴下供給する水供給装置と、前記水路内での反応を経た試験対象水を取り出して成分の測定を行うための水取出装置とを備えたことを特徴とする地盤・地下水モデル試験装置、に係るものである。

上記地盤・地下水モデル試験装置において、前記反応装置は、水路を形成するように岩石で構成した岩石反応器であることは好ましい。

また、上記地盤・地下水モデル試験装置において、前記反応装置は、容器プレートと、岩石で形成して前記容器プレートに支持した複数のテストピースとから構成され、更に前記密閉容器は、密閉蓋により開閉でき前記容器プレートに対する前記テストピースの挿入・取出しが可能な開口を備えていることは好ましい。

また、上記地盤・地下水モデル試験装置において、前記反応装置は、短冊状のテストピースが前記容器プレート上に所要の間隔で平行に配置されて複数の水路を形成していることは好ましい。

また、上記地盤・地下水モデル試験装置において、前記反応装置は、容器プレートが、上下に所要の間隔で配置され側面形状が略Ｖ字状を有する上部プレートと下部プレートとにより略Ｖ字状の下降水路と上昇水路とを形成しており、短冊状の複数のテストピースを前記下部プレート上に並設することにより該テストピースの上面を試験対象水が流動するようにしたことは好ましい。

また、上記地盤・地下水モデル試験装置において、前記反応装置は、容器プレートが、上下に所要の間隔で配置され側面形状が略Ｖ字状を有する上部プレートと下部プレートとにより略Ｖ字状の下降水路と上昇水路を形成しており、短冊状の複数のテストピースを前記下部プレート上にスペーサを介して並設することにより該テストピースの下面を試験対象水が流動するようにしたことは好ましい。

また、上記地盤・地下水モデル試験装置において、前記反応装置は、容器プレートが、上下に所要の間隔で配置され側面形状が略Ｖ字状を有する上部プレートと下部プレートとにより略Ｖ字状の下降水路と上昇水路を形成しており、短冊状の複数のテストピースを前記下部プレート上にスペーサを介して並設することにより該テストピースの上面と下面を試験対象水が流動するようにしたことは好ましい。

本発明の地盤・地下水モデル試験方法及び装置によれば、建造物の建設地点の状況を再現するよう試料ガスを調整して試験対象水と共に密閉容器の反応装置に供給し、反応装置から取り出した試験対象水の成分を測定して前記供給している試験対象水の成分と比較することにより、建造物の建設地点の岩盤内で起こる化学反応、微生物反応に基づく試験対象水の水質の変化を測定し、更には密閉容器の反応装置に挿入したテストピースを取り出して観察・測定するようにしたので、地盤内で起こる化学反応、微生物反応等の経時変化を実験室レベルで再現して容易にしかも安定して測定できるという優れた効果を奏し得る。

更に、反応装置に岩石で形成した複数のテストピースを予め挿入しておき、所定時間経過後にテストピースの一部を密閉容器から取り出して観察・測定を行うようにしたことにより、地盤内で起こる化学反応、微生物反応等の経時変化を実験室で容易に測定できるという優れた効果を奏し得る。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１は本発明を実施する形態の一例を示す全体構成の一部切断側面図、図２は図１の密閉容器の蓋を除去した状態の平面図である。図１、２中、１は密閉容器であり、該密閉容器１は、上部が開放された容器本体１ａと、該容器本体１ａの上部フランジ部１ｂにＯリング１ｃを介して気密に閉塞するようにした蓋１ｄとから構成されている。

前記密閉容器１の内部には、反応装置２が支持台３に固定されており、図１、２の前記反応装置２は岩石を加工して浅い容器状に形成した岩石反応器４の場合を示している。岩石反応器４は、容器状底面の一側と他側とに平行な貯水溝５，６を形成しており、且つ該貯水溝５，６の間には細い溝条の複数の水路７を形成している。更に、前記岩石反応器４の一側の上部には、前記貯水溝５から斜め外方に延びる傾斜面８を形成している。

前記岩石反応器４における前記傾斜面８の直上位置には、前記密閉容器１の蓋１ｄを気密に貫通し、前記傾斜面８と所要の間隔Ｘを隔てた下端の開口９ａから試験対象水を滴下供給するようにした水供給装置１０の水供給管９が配置されている。

該水供給管９は、前記岩石反応器４の一側の貯水溝５に均等に試験対象水を供給するように３本設けてあり、各水供給管９は、フィルター１１、ペリスタ式ポンプ等の定量供給機１２を介して試験対象水を貯留している水供給源１３に接続している。水供給源１３では水成分調整手段１４を備えて、地下水を模擬してミネラル等の添加物を試験対象水に添加し、更には試験対象水の成分を検出するようにしており、このとき水成分調整手段１４で得た試験対象水の成分は記録するようにしている。

更に、前記水供給管９の途中には、試料ガスを混合する試料ガス管１５が夫々接続されている。図１の試料ガス管１５は、密閉容器１の蓋１ｄを気密に貫通して密閉容器１内で水供給管９に接続しているが、試料ガス管１５は密閉容器１の外部で水供給管９に接続してもよい。各試料ガス管１５は、フィルター１６、定量ガスポンプ１７を介して試料ガスを貯留している試料ガス供給源１８に接続している。試料ガス供給源１８ではガス成分調整手段１９を備えて、深地層から供給される水素やメタン等のガスを模擬したガス成分を供給するようにしており、このときガス成分調整手段１９で得た試料ガスの成分は記録するようにしている。

前記岩石反応器４における他方の貯水溝６には、下端が前記水路７の上端より僅かに低い位置に開口２０ａするようにした水取出装置２１の水取出管２０を配置している。水取出装置２１の水取出管２０は前記密閉容器１の蓋１ｄを気密に貫通して水封槽２３に導かれている。この時、必要な場合には前記水取出管２０に背圧弁２２を設ける。水取出管２０は下端が水封槽内の底部近傍に開口２０ｂしており、水封槽２３に取り出された試験対象水は水封槽２３の上部のオーバーフロー口２４から外部に流出するようになっており、この水封槽２３により外気が密閉容器１内に逆流するのを防止している。

更に、前記水封槽２３には、該水封槽２３内の試験対象水を取り出して成分測定を行う成分測定手段２５を備えている。このとき成分測定手段２５で測定した試験対象水の成分は記録するようにしている。

また、前記密閉容器１の蓋１ｄには密閉容器１内部の気相のガスを取り出すサンプリング管２６が気密に貫通しており、該サンプリング管２６から取り出したガスはガス測定手段２７に導いて気相のガス成分を検出すると共に、ガス相の圧力を検出することも可能である。また、前記密閉容器１の容器本体１ａの底部には、試験対象水が反応装置２の外部に飛散した場合にそれを外部に取り出すようにしたドレン弁２８を備えている。

上記形態では以下のように作用する。

前記水供給装置１０の水供給源１３には、水成分調整手段１４によって成分調整され且つその成分が記録された試験対象水が貯留されている。試験対象水には、ミネラル類を添加したり、或いは建造物から漏洩する可能性がある汚染物質や燃料等を添加することができる。水供給源１３の試験対象水は、ペリスタ式ポンプ等の定量供給機１２により水供給管９に微量供給されており、更に試験対象水はフィルター１１で異物が除去された後、岩石反応器４の傾斜面８との間に所要の間隔Ｘを隔てた水供給管９下端の開口９ａから前記傾斜面８に滴下供給される。

一方、前記水供給装置１０の試料ガス供給源１８には、ガス成分調整手段１９により深地層から供給される水素やメタン等のガス、或いは建造物から漏洩する可能性がある燃料ガス等のガスが調整されそのガス成分が記録された試料ガスが貯留されている。試料ガス供給源１８の試料ガスは、定量ガスポンプ１７により試料ガス管１５に微量供給されており、更に試料ガスはフィルター１６で異物が除去された後、前記水供給管９の途中で前記試験対象水に合流される。

上記したように、水供給管９の試験対象水に試料ガス管１５の試料ガスが混合されることにより、試験対象水は試料ガスの一部を溶解し開口９ａから傾斜面８に滴下されて岩石反応器４に供給される。一方、試験対象水に溶解し切れなかった試料ガスは、水供給管９下端の開口９ａと傾斜面８との間隔Ｘから密閉容器１内の気相空間に排出される。この時、前記したように水供給管９下端の開口９ａを傾斜面８と間隔Ｘを隔てて縁を切っていることにより、岩石反応器４における微生物による反応が水供給管９側に伝わることを防止できる。

傾斜面８に滴下した試験対象水は、傾斜面８によって飛び跳ねることなく一方の貯水溝５に供給され、続いて水路７を流れて他方の貯水溝６に貯留される。この時、前記密閉容器１内には試験対象水と試料ガスが供給されていて内部圧力が徐々に上昇するため、他方の貯水溝６における試験対象水のレベルが水取出装置２１における水取出管２０の下端開口２０ａに達すると、背圧弁２２の設定圧により、又は背圧弁２２を備えていない場合には水封槽２３の水圧を超えた分が水取出管２０から水封槽２３に排出されるようになる。

従って、上記形態では、水供給装置１０により微量供給された試験対象水に試料ガスが混合されて岩石反応器４に滴下供給され、更に試験対象水は水路７に沿って遅い速度で流れるため、試験対象水は密閉容器１内の試料ガスである水素、メタン等と平衡状態になる。従って、前記試料ガスの成分を含んだ試験対象水は岩石反応器４の水路７を流れる間に所要の化学反応及び水路７壁面の微生物の作用による微生物反応を生じるので、密閉容器１内部の岩石反応器４にて岩盤内で生じる化学反応、微生物反応の現象を再現することができる。

従って、前記水封槽２３に取り出された試験対象水の成分を成分測定手段２５で測定し、この成分測定手段２５で測定した試験対象水の測定成分と、前記水成分調整手段１４及びガス成分調整手段１９に記録された前記岩石反応器４に供給している試験対象水の成分とを比較することにより、岩石による水質の変化を測定することができる。

なお、前記密閉容器１の気相のガスをサンプリング管２６により取り出してガス測定手段２７でガス成分を測定し、このガス成分が所定のガス成分となるように、前記ガス成分調整手段１９から試料ガス供給源１８に供給するガスの組成を補正することにより、試験対象水の成分を一定に調整することができる。

また、前記水取出管２０に設けた背圧弁２２を絞った状態で密閉容器１に供給する試料ガスの供給圧を高めると密閉容器１内部の圧力を高めることができるので、岩盤内での圧力を密閉容器１内で再現して試験を行うことができる。

図３、図４は前記図１、図２の構成において特に反応装置２の構成が異なる他の形態を示したものであり、この反応装置２では、浅い容器状の容器プレート２９の内底部に、一側から他側に向かって延びる細いスリット３０を幅方向（図４の上下方向）に複数平行に形成し、該スリット３０の夫々に、岩石により短冊状に形成したテストピース３１を挿入している。該テストピース３１は、長手方向を横に幅方向を縦にして幅方向の一部（下辺）をスリット３０に嵌合させて配置することで相互間に水路７を形成しており、テストピース３１は長さ方向の一端部と他端部に夫々貯水部３２，３３が形成される長さを有している。更に、容器プレート２９の一側には上部外方に向かって傾斜した傾斜面８を形成している。

また、前記密閉容器１の蓋１ｄにおける反応装置２の上部位置には、ゴム栓３４等によって密閉できる開口３５が設けてあり、ゴム栓３４を除去した開口３５を通して、前記容器プレート２９のスリット３０に対するテストピース３１の挿入・取出しを行えるようにしている。なお、前記容器プレート２９は岩石で形成してもよいが、試験に影響を与えないプラスチック等の他の材料で形成してもよい。上記以外の構成は図１、図２の場合と同様である。

上記図３、図４の形態によれば、前記図１、図２の形態と同様に、成分を調整して反応装置２に供給している試験対象水の成分と、成分測定手段２５で測定した成分とを比較することにより水質の変化を測定することができると共に、所定期間経過後に、前記ゴム栓３４を除去した開口３５から前記容器プレート２９に支持されたテストピース３１の一部（例えば一個）を取り出し、岩石のテストピース３１に生じた微生物による諸反応等を顕微鏡等を用いて観察・測定することができる。

前記テストピース３１を取り出したスリット３０には、別のテストピース或いはダミーのテストピースを挿入することで反応装置２での試験対象水の流れが変わらない状態にする。そして、開口３５をゴム栓３４等で閉塞することで再び試験を続行して行うことができる。この時、前記したように容器プレート２９には複数のテストピース３１が備えてあり、スリット３０から取り出して観察・測定を行った以外のテストピース３１は試験対象水に浸漬したまま外気と触れることがないために表面の状態が変質することがなく、よって順次テストピース３１を取り出すことにより長期間に亘り正確な観察・測定を行うことができる。

図５〜図７は、前記図３、図４に示したように容器プレート２９の内面にスリット３０を形成することに代えて、容器プレート２９の底面と該底面より上部位置とにスペーサ５０，５１を平行に配置し、該スベーサ５０，５１によって複数のテストピース３１を一定間隔に保持させることによって同様の効果を持たせるようにしている。なお、図５〜図７では水供給管９からの試験対象水を一方の貯水槽３２に滴下するようにしている。このとき、試験対象水の飛び跳ねが問題になる場合には図３に示したように容器プレート２９に傾斜面８を設けるようにしてもよい。また、図１、図３の装置においても、試験対象水の飛び跳ねの問題が生じない場合には、試験対象水を一方の貯水槽５，３２に滴下するようにしてもよい。

また、前記水取出管２０に設けた背圧弁２２を絞ることにより密閉容器１に供給する試料ガスによって密閉容器１内部の圧力を高めた状態で試験を行う場合には、後述する図１３に示すような密閉蓋４５を開口３５に設けて気密を図るようにすることができる。

図８、図９は前記図１、図２の構成において特に反応装置２の構成が異なる更に他の形態を示したものであり、この反応装置２では、容器プレート３６が、上下に所要の間隔で配置され且つ側面形状が略Ｖ字状を有する上部プレート３６ａと下部プレート３６ｂとにより略Ｖ字状の下降水路３７と上昇水路３８を形成しており、容器プレート３６は支持台３９に固定している。そしてこの時、下部プレート３６ｂの一側と他側（図８では左側と右側）は同一の長さを有しているが、上部プレート３６ａは一側（左側）の長さに対して他側（右側）の長さが短くなっており、このため下降水路３７に対して上昇水路３８の長さが短くなっている。

そして、前記下降水路３７と上昇水路３８を形成する下部プレート３６ｂ上には、岩石により短冊状に形成したテストピース３１ａ，３１ｂを横方向（図９の上下方向）に並べて複数挿入している。このテストピース３１ａ，３１ｂは、前記下部プレート３６ｂの一側と他側から上方に突出する長さを有している。

前記水供給管９から供給される試験対象水は、水供給管９の下端開口９ａから間隔Ｘを隔てて下部プレート３６ｂの一側の上端近傍の傾斜面に滴下供給され、試験対象水は、下降水路３７を流下した後、上昇水路３８を上昇する。これにより、試験対象水は図１０に示すように、下降水路３７と上昇水路３８によりテストピース３１ａ，３１ｂの上面Ａを流動することになる。上昇水路３８を上昇した試験対象水は、上部プレート３６ａの長さが短くなっている他側の上端からオーバーフローして、上部プレート３６ａのＶ字状の貯留部４０に貯留される。そして、前記貯留部４０に貯留された試験対象水のレベルが所定レベルになると、水取出装置２１の水取出管２０により水封槽２３に取り出されるようになっている。更に、水封槽２３には該水封槽２３の試験対象水を取り出して成分の測定を行う成分測定手段２５を設けている。また、図８、図９の形態では、上昇水路３８を上昇してオーバーフローする試験対象水を取り出す水取出管４１が前記密閉容器１の蓋１ｄを貫通して設けてあり、該水取出管４１の試験対象水は成分測定手段４２に導かれて成分の測定を行うようにしている。この時、成分測定手段４２では上昇水路３８を上昇した直後に取り出される少量の試験対象水による測定に用いられ、前記水封槽２３に備えた成分測定手段２５では比較的多くの量の試験対象水を用いて成分測定を行う必要がある場合に用いられる。なお、前記容器プレート３６は岩石で形成してもよいが、試験に影響を与えないプラスチック等の他の材料で形成していてもよい。

また、前記密閉容器１の蓋１ｄにおける前記テストピース３１ａ，３１ｂの上端部の上方近傍位置には、ゴム栓３４等によって密閉できる開口３５ａ，３５ｂが設けてあり、ゴム栓３４を除去した開口３５ａ，３５ｂを通して、前記Ｖ字状の容器プレート３６の一側と他側に傾斜して挿入されるテストピース３１ａ，３１ｂの挿入・取出しを行えるようにしている。上記以外の構成は図１、図２の場合と同様である。

上記図８、図９の形態によれば、前記図１、図２の形態と同様に、成分を調整して反応装置２に供給している試験対象水の成分と、成分測定手段２５で測定した成分とを比較することにより水質の変化を測定することができると共に、所定期間経過後に、前記ゴム栓３４を除去した開口３５ａ，３５ｂから前記容器プレート３６に支持されたテストピース３１ａ，３１ｂの一部（例えば一個）を取り出し、岩石のテストピース３１ａ，３１ｂの特に上面Ａに生じた微生物による諸反応等を顕微鏡等を用いて観察・測定することができる。上面Ａ以外の面では試験対象水の流動は殆ど起こらないが、このような試験対象水の流れが滞る上面Ａ以外の面に対しても測定を行うことができる。

この時、テストピース３１ａ，３１ｂは略Ｖ字状の容器プレート３６に傾斜して支持され、且つその上端が容器プレート３６より上方に突出しているので、このテストピース３１ａ，３１ｂの上端を摘まむことによってテストピース３１ａ，３１ｂの挿入・取出しを容易に行うことができる。また、容器プレート３６が略Ｖ字状に傾斜しているため、水供給管９の下端開口９ａから間隔Ｘを隔てて供給される試験対象水が、下部プレート３６ｂの一側の上端近傍の傾斜面に滴下され、よって試験対象水が飛び跳ねる問題を防止することができる。

図１１は、図８の容器プレート３６における下降水路３７と上昇水路３８部分の他の形態を示したものであり、下降水路３７と上昇水路３８の前記下部プレート３６ｂ上にスペーサ４３を配置して、このスペーサ４３上に前記テストピース３１ａ，３１ｂを載置することにより、テストピース３１ａ，３１ｂの下面Ｂを試験対象水が流動するようにしている。この場合には、テストピース３１ａ，３１ｂの下面Ｂに対する微生物反応等の測定を行うことができる。

図１２は、図８の容器プレート３６における下降水路３７と上昇水路３８部分の更に他の形態を示したものであり、下降水路３７と上昇水路３８の前記下部プレート３６ｂ上にスペーサ４４を配置して、このスペーサ４４上に前記テストピース３１ａ，３１ｂを載置することにより、テストピース３１ａ，３１ｂの上面Ａと下面Ｂの両方を試験対象水が流動するようにしている。この場合には、テストピース３１ａ，３１ｂの上面Ａと下面Ｂの両面に対する微生物反応等の測定を行うことができる。

図１３は、図８の水取出管２０に背圧弁２２を設けて取り出す試験対象水の流出を絞り、且つ密閉容器１に供給する試料ガスの供給圧を高めることで密閉容器１の圧力を高めて試験を行う場合において、前記蓋１ｄの開口３５ａ，３５ｂの気密性を図るために密閉蓋４５を設けた形態を示している。この密閉蓋４５は、蓋本体４６が蓋１ｄの開口３５ａ，３５ｂにネジ４７を介して螺合しており、前記蓋１ｄの上面には開口３５ａ，３５ｂを取り巻くようにシールリング４８を設けていると共に、前記蓋本体４６には前記シールリング４８を押すリング状の押板４９が設けてあり、前記蓋本体４６を回してネジ４７にねじ込むことにより、前記押板４９がシールリング４８を押してシールを行うようになっている。これにより、岩盤内での圧力を密閉容器１内で再現して試験を行うことができ、更にテストピース３１ａ，３１ｂを開口３５ａ，３５ｂから取り出してテストピース３１ａ，３１ｂに生じた微生物による諸反応等を顕微鏡等を用いて観察・測定することができる。

上記したように、本発明では、建造物の建設地点の状況を再現するよう試料ガスを調整して試験対象水と共に密閉容器１の反応装置２に供給し、反応装置２から取り出した試験対象水の成分を測定して前記供給している試験対象水の成分と比較することにより、建造物の建設地点の岩盤内で起こる化学反応、微生物反応に基づく試験対象水の水質の変化を測定し、更には密閉容器１の反応装置２に挿入したテストピース３１、３１ａ，３１ｂを取り出して観察・測定するようにしたので、地盤内で起こる化学反応、微生物反応等の経時変化を実験室レベルで再現して容易にしかも安定して測定することができる。

なお、本発明の地盤・地下水モデル試験方法及び装置は、上記形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明を実施する形態の一例を示す全体構成の一部切断側面図である。 図１の密閉容器の蓋を除去した状態の平面図である。 図１の構成において特に反応装置の構成が異なる他の形態を示した一部切断側面図である。 図３における反応装置の平面図である。 図３、図４における反応装置の他の形態を示す切断側面図である。 図５の平面図である。 図５のＶＩＩ−ＶＩＩ方向矢視図である。 図１の構成において特に反応装置の構成が異なる更に他の形態を示した一部切断側面図である。 図８の密閉容器の蓋を除去した状態の平面図である。 図８のＸ−Ｘ矢視であり、水路の試験対象水がテストピースの上面に沿って流動する状態を示した断面図である。 図１０とは異なる形態を示したもので、水路の試験対象水がテストピースの下面に沿って流動する状態を示した断面図である。 図１０とは異なる別の形態を示したもので、水路の試験対象水がテストピースの上面と下面に沿って流動する状態を示した断面図である。 図８の密閉容器に圧力を掛けて試験を行う際に開口に密閉蓋を設けた場合の形態を示す一部切断側面図である。

符号の説明

１ 密閉容器
１ｄ 蓋
２ 反応装置
４ 岩石反応器
７ 水路
１０ 水供給装置
１４ 水成分調整手段
１９ ガス成分調整手段
２１ 水取出装置
２２ 背圧弁
２５ 成分測定手段
２９ 容器プレート
３１ テストピース
３１ａ，３１ｂ テストピース
３４ ゴム栓
３５ 開口
３５ａ，３５ｂ 開口
３６ 容器プレート
３６ａ 上部プレート
３６ｂ 下部プレート
３７ 下降水路
３８ 上昇水路
４２ 成分測定手段
４３ スペーサ
４４ スペーサ
４５ 密閉蓋
Ａ 上面
Ｂ 下面
Ｘ 間隔

Claims (10)

1. 地下水を含む岩盤内で起きている化学反応、微生物反応に基づく試験対象水の水質の変化を実験室で再現して測定できるようにした地盤・地下水モデル試験方法であって、密閉容器内に、試験対象水を流動させるための少なくとも一部が岩石で形成された水路を備えた反応装置を設け、深地層から供給されるガス或いは建造物から漏洩する可能性があるガスになるように成分を模擬的に調整した試料ガスを合流させた試験対象水を前記密閉容器内の気相中において前記水路の一端側に滴下供給して前記水路に流動させ、水路内での反応を経た試験対象水を水路の他端側から取り出して成分を測定し、該測定した成分を、前記水路に供給している試験対象水の予め分かっている成分と比較することにより水質の変化を測定することを特徴とする地盤・地下水モデル試験方法。
2. 前記反応装置の水路に供給する試験対象水及び試料ガスを加圧供給し、前記水路の他端側の試験対象水を背圧弁を介して取り出すことを特徴とする請求項１に記載の地盤・地下水モデル試験方法。
3. 前記反応装置に岩石で形成した複数のテストピースを予め挿入しておき、所定時間経過後にテストピースの一部を密閉容器から取り出して観察・測定することを特徴とする請求項１又は２に記載の地盤・地下水モデル試験方法。
4. 地下水を含む岩盤内で起きている化学反応、微生物反応に基づく試験対象水の水質の変化を実験室で再現して測定できるようにした地盤・地下水モデル試験装置であって、密閉容器と、該密閉容器内に設置され試験対象水を流動させるための少なくとも一部が岩石で形成された水路を有する反応装置と、深地層から供給されるガス或いは建造物から漏洩する可能性があるガスになるように成分を模擬的に調整した試料ガスが合流した試験対象水を前記密閉容器内の気相中において前記水路の一端側に滴下供給する水供給装置と、前記水路内での反応を経た試験対象水を取り出して成分の測定を行うための水取出装置とを備えたことを特徴とする地盤・地下水モデル試験装置。
5. 前記反応装置は、水路を形成するように岩石で構成した岩石反応器であることを特徴とする請求項４に記載の地盤・地下水モデル試験装置。
6. 前記反応装置は、容器プレートと、岩石で形成して前記容器プレートに支持した複数のテストピースとから構成され、更に前記密閉容器は、密閉蓋により開閉でき前記容器プレートに対する前記テストピースの挿入・取出しが可能な開口を備えていることを特徴とする請求項４に記載の地盤・地下水モデル試験装置。
7. 前記反応装置は、短冊状のテストピースが前記容器プレート上に所要の間隔で平行に配置されて複数の水路を形成していることを特徴とする請求項６に記載の地盤・地下水モデル試験装置。
8. 前記反応装置は、容器プレートが、上下に所要の間隔で配置され側面形状が略Ｖ字状を有する上部プレートと下部プレートとにより略Ｖ字状の下降水路と上昇水路とを形成しており、短冊状の複数のテストピースを前記下部プレート上に並設することにより該テストピースの上面を試験対象水が流動するようにしたことを特徴とする請求項６に記載の地盤・地下水モデル試験装置。
9. 前記反応装置は、容器プレートが、上下に所要の間隔で配置され側面形状が略Ｖ字状を有する上部プレートと下部プレートとにより略Ｖ字状の下降水路と上昇水路を形成しており、短冊状の複数のテストピースを前記下部プレート上にスペーサを介して並設することにより該テストピースの下面を試験対象水が流動するようにしたことを特徴とする請求項６に記載の地盤・地下水モデル試験装置。
10. 前記反応装置は、容器プレートが、上下に所要の間隔で配置され側面形状が略Ｖ字状を有する上部プレートと下部プレートとにより略Ｖ字状の下降水路と上昇水路を形成しており、短冊状の複数のテストピースを前記下部プレート上にスペーサを介して並設することにより該テストピースの上面と下面を試験対象水が流動するようにしたことを特徴とする請求項６に記載の地盤・地下水モデル試験装置。
    

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