JP6277515B2 - Permeability evaluation apparatus and permeation performance evaluation method - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、放射性廃棄物や産業廃棄物等の処分施設における部材を覆う低透水性材料の透水性能の評価を行う透水性能評価装置に関する。 The present invention relates to a water permeation performance evaluation apparatus that evaluates the water permeation performance of a low water permeability material covering a member in a disposal facility such as radioactive waste or industrial waste.
また、本発明は、被遮蔽部材を覆う材料となる低透水性材料の透水性能の評価を行う透水性能評価方法に関する。 The present invention also relates to a water permeation performance evaluation method for evaluating the water permeation performance of a low water permeability material which is a material for covering a member to be shielded.
例えば、放射性廃棄物を処分する場合、地下水の流れによる核種の移動を抑制するため、低透水性材料を用いた覆土等の施工が検討されている。低透水性材料としては、透水性が極めて低いベントナイト系材料、例えば、ベントナイト、もしくは、ベントナイトと砂を混合した材料の使用が検討されている(例えば、特許文献1)。ベントナイトは吸水膨潤することで隙間を埋める性質があり、締固めることで極めて低い透水性が発揮される材料であるため、地下水の移動が抑制されて、生活環境に及ぼす放射性廃棄物の影響を軽減することができる。 For example, when disposing of radioactive waste, construction of cover soil or the like using a low water permeability material is being studied in order to suppress the movement of nuclides due to the flow of groundwater. As the low water permeable material, use of a bentonite-based material having extremely low water permeability, for example, bentonite or a material obtained by mixing bentonite and sand has been studied (for example, Patent Document 1). Bentonite is a material that fills gaps by swelling with water absorption, and is a material that exhibits extremely low water permeability when compacted. Therefore, movement of groundwater is suppressed, reducing the impact of radioactive waste on the living environment. can do.
地下水の流れによる核種の移動が長期に亘り問題のないレベルであることを保障するため、低透水性材料の透水性能を精度良く評価する必要がある。ベントナイトのように極めて透水性が低い材料は、一般的な土構造物の観点からは、実質上不透水とみなされることが多く、厳密な評価を必要とされることは少ない。 In order to ensure that the movement of nuclides due to the flow of groundwater is at a problem-free level for a long period of time, it is necessary to accurately evaluate the water permeability of the low water permeability material. A material with extremely low water permeability such as bentonite is often regarded as substantially water-impermeable from the viewpoint of a general earth structure, and rigorous evaluation is rarely required.
しかし、ベントナイト系材料を放射性廃棄物の処分施設において使用する場合、極低量の水の移動であっても正確に把握する必要があり、ベントナイト系材料の透水性を厳密に評価することが望まれている。特に、低透水性材料を飽和させることは難しく、空気が残留すると極少量の水の移動が阻害され、透水性を過小評価する懸念があるため、その観点から透水性能評価装置及び透水性能評価方法の高度化は不可欠である。 However, when bentonite materials are used in radioactive waste disposal facilities, it is necessary to accurately grasp even the movement of extremely low amounts of water, and it is hoped that the permeability of bentonite materials will be strictly evaluated. It is rare. In particular, it is difficult to saturate a low water permeable material, and if air remains, movement of a very small amount of water is hindered, and there is a concern of underestimating the water permeability. The sophistication of is essential.
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、極めて透水性が低い材料であっても極少量の水の移動を適切に測定して透水性を評価することができる透水性能評価装置及び透水性能評価方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above situation, and a water permeation performance evaluation apparatus and a water permeation performance capable of appropriately measuring the movement of a very small amount of water and evaluating the water permeation even with a material having a very low water permeability. The purpose is to provide an evaluation method.
上記目的を達成するための請求項1に係る本発明の透水性能評価装置は、被覆対象物を覆う低透水材料の透水性能の評価を行う低透水材料の透水性能評価装置において、低透水性材料の一対の対向面を保持する一対の多孔板部材と、一方の多孔板部材に接続される給水経路と、他方の多孔板部材に接続される排水経路と、給水経路に供給される給水量を計測する流入流量計測手段と、排水経路から排出される排水量を計測する流出流量計測手段と、流入流量計測手段で計測される給水量、及び、流出流量計測手段で計測される排水量に基づいて低透水材料の水の飽和状況を判断する飽和判断手段と、飽和判断手段により低透水性材料が水で飽和されていると判断された際に、低透水材料の透水性能を評価する透水性能評価手段とを備え、飽和判断手段は、排水経路を開閉する開閉手段と、給水の圧力を調整する給水圧力調整手段とを有し、開閉手段で排水経路を閉じて給水圧力調整手段により給水圧を上昇させた状態で、給水ができなくなった時に、低透水性材料の水が飽和したことを判断することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the water permeation performance evaluation apparatus of the present invention according to
請求項1に係る本発明では、開閉手段で排水経路を閉じた状態で、低透水材料の一端の給水経路から水を圧入し、給水経路から水が流入しない状態となった際に、飽和判断手段により、低透水材料の中に空気が残留しておらず、低透水材料の中が水で飽和したと判断し、飽和状態が判断された後に排水経路から排水を行って透水性能評価手段により低透水材料(例えば、覆土、底部遮水材料、鉛直遮水壁材料)の透水性能を評価する。
In the present invention according to
従って、低透水性材料の中が水で飽和した後に、低透水性材料の透水性能を評価することができ、低透水性材料の内部に存在する空気が透水を阻害するといった影響を排除して水の通水状態だけを判断することができる。このため、極めて透水性が低い低透水性材料であっても極少量の水の移動を把握して透水性を評価することが可能になる。 Therefore, after the inside of the low water permeable material is saturated with water, the water permeability of the low water permeable material can be evaluated, and the influence that the air existing in the low water permeable material inhibits the water permeability is eliminated. Only the water flow condition can be judged. For this reason, even if it is a low water-permeable material with extremely low water permeability, it becomes possible to grasp the movement of a very small amount of water and evaluate water permeability.
そして、請求項2に係る本発明の透水性能評価装置は、請求項1に記載の透水性能評価装置において、飽和判断手段は、給水圧力調整手段により給水圧を複数段階で上昇させ、低透水材料の水の飽和状況を判断することを特徴とする。
And the water-permeable performance evaluation device of the present invention according to
請求項2に係る本発明では、低透水材料の中を水で飽和させる際に、複数段階の給水圧力で水を圧入することで飽和状態を判断し、透水性を評価することができる。
In this invention which concerns on
また、本発明の透水性能評価装置は、請求項1もしくは請求項2に記載の透水性能評価装置において、飽和判断手段は、排水経路の水の流出圧力の状況を調整して低透水性材料の内部の圧力を調整する背圧調整手段を有し、一旦、飽和状態が判断された際に、給水圧力調整手段により給水圧を上昇させると共に、背圧調整手段により排水経路の水の流出抵抗を上昇させ、低透水性材料の飽和状況を判断することが好ましい。
Further , the water permeation performance evaluation apparatus according to the present invention is the water permeation performance evaluation apparatus according to
これにより、飽和状態が判断された後、給水圧を高くすると共に排水経路の水の流出抵抗を上昇させ(背圧を高くし)、低透水性材料の内部の圧力を一様に高めた状態で低透水性材料の透水性能を評価する。そのため、一旦、飽和状態が判断された後に水の溶存空気が低透水性材料中に蓄積した場合でも、空気が透水を妨げる影響を排除した状態で飽和状態および透水性を判断することができる。 As a result, after the saturation state is determined, the water supply pressure is increased and the drainage water resistance is increased (back pressure is increased), and the internal pressure of the low water permeable material is uniformly increased. Evaluation of water permeability of low water permeability material. Therefore, even when the dissolved air of water accumulates in the low water permeable material once the saturated state is determined, it is possible to determine the saturated state and the water permeable state in a state where the influence of air preventing water permeability is eliminated.
上記目的を達成するための請求項3に係る本発明の透水性能評価方法は、被遮蔽部材を覆う材料の透水性能の評価を行う透水性能評価方法において、前記材料の一端の入口部から水を圧入し、圧入された水を前記材料の他端の出口部から排水することで、透水性能の評価を行うに際し、前記出口部からの排水を停止して前記入口部から水を圧入し、前記入口部から水が流入しない状態となった際に前記覆土材料の中が水で飽和したと判断し、飽和状態が判断された後に前記出口部から排水を行って透水性能を評価することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the water permeability evaluation method of the present invention according to
請求項3に係る本発明では、被遮蔽部材を覆う材料(低透水性材料:例えば、覆土、底部遮水材料、鉛直遮水壁材料)の中が水で飽和した後に、透水状況を判断するので、材料の内部に存在する空気の影響を排除して水の通水状態を判断することができる。このため、極めて透水性が低い材料であっても極少量の水の移動を測定して透水性を評価することが可能になる。
In this invention which concerns on
そして、請求項4に係る本発明の透水性能評価方法は、請求項3に記載の透水性能評価方法において、前記材料の一端の入口部から水を圧入する際に、複数段階の圧力で水を圧入することを特徴とする。
And the water-permeable performance evaluation method of the present invention according to
請求項4に係る本発明では、材料の中を水で飽和させる際に、複数段階の圧力で水を圧入して飽和状態を判断し、透水性を評価することができる。
In the present invention according to
また、請求項5に係る本発明の透水性能評価方法は、請求項3もしくは請求項4に記載の透水性能評価方法において、飽和状態が判断された後に前記出口部から排水を行う際に、前記入口部からの水の圧入圧力を高くして透水性能を評価することを特徴とする。
Further, the water permeability evaluation method of the present invention according to
請求項5に係る本発明では、飽和状態を判断した後、材料に水を比較的容易に通水させ
ることができる。
In this invention which concerns on
また、請求項6に係る本発明の透水性能評価方法は、請求項3から請求項5のいずれか一項に記載の透水性能評価方法において、飽和状態が判断された後に、流入流出流量が一定になったことを確認し、前記入口部からの圧入圧力、及び、前記出口部からの排水圧力を同時に高くした後に、透水性能を評価することを特徴とする。
Further, the water permeability evaluation method of the present invention according to
請求項6に係る本発明では、飽和状態が判断された後、入口部からの圧入圧力、及び、出口部からの排水圧力を同時に高くした後、透水性能を評価するので、一旦、飽和状態が判断された後に水の溶存空気が材料に侵入し蓄積した場合でも、空気が透水を妨げる影響を排除した状態で飽和状態を判断することができる。
With the present invention according to
また、請求項7に係る本発明の透水性能評価方法は、請求項3から請求項6のいずれか一項に記載の透水性能評価方法において、評価される前記透水性能は、通水圧力に対する流量の関係に基づいて算出される透水係数であることを特徴とする。また、請求項8に係る本発明の透水性能評価方法は、請求項3から請求項7のいずれか一項に記載の透水性能評価方法において、前記材料は、ベントナイトを含む材料であることを特徴とする。
Further, water permeability evaluation method of the present invention according to claim 7, in water permeability evaluation method according to any one of
請求項7に係る本発明では、通水圧力(動水勾配)と単位時間当たりの通水量である流量(流速)に基づいて算出される透水係数により透水性能を評価することができる。また、請求項8に係る本発明では、ベントナイトを含む低透水性材料の透水性能を精度良く評価することができる。 In the present invention according to claim 7 , the water permeation performance can be evaluated by the water permeation coefficient calculated based on the water flow pressure (dynamic gradient) and the flow rate (flow velocity) which is the water flow rate per unit time. Moreover, in this invention which concerns on Claim 8 , the water-permeable performance of the low water-permeable material containing bentonite can be evaluated accurately.
本発明の透水性能評価装置は、極めて透水性が低い低透水性材料であっても極少量の水の移動を把握して透水性を評価することが可能である。 The water permeability evaluation apparatus of the present invention can evaluate the water permeability by grasping the movement of a very small amount of water even with a low water permeability material having extremely low water permeability.
また、本発明の透水性能評価方法は、極めて透水性が低い材料であっても適切に試験体を飽和させた後に極少量の水の移動を測定して透水性を評価することが可能になる。 In addition, the method for evaluating water permeability according to the present invention can evaluate water permeability by measuring the movement of a very small amount of water after appropriately saturating a specimen even if the material has extremely low water permeability. .
放射性廃棄物の処分施設では、透水性が極めて低い低透水性材料で施設の部材を覆うことが検討されている。低透水性材料として、ベントナイトと砂を混合した材料を用いることが検討されている。本発明の透水性能評価装置は、透水性が極めて低い、ベントナイトと砂を混合した材料(試験体:低透水性材料)の透水性能を厳密に評価するための評価装置及び評価方法である。 In a radioactive waste disposal facility, it is considered to cover a member of the facility with a low water permeability material having extremely low water permeability. As a low water permeable material, use of a mixed material of bentonite and sand has been studied. The water permeation performance evaluation device of the present invention is an evaluation device and an evaluation method for strictly evaluating the water permeation performance of a material (test body: low water permeability material) in which bentonite and sand are extremely low in water permeability.
ベントナイトと砂を混合した材料の試験体は、所定の大きさの円柱状に形成され、軸方向に水を送った際の圧力や通水量により透水性が評価される。この場合、試験体の中に空気が存在し不飽和状態であると、空気により試験体の内部の水路が阻害されて通水状態が不適正になる虞があり、また、試験体の膨潤状態も時間により異なることが考えられる。このため、本発明の透水性能評価装置及び透水性能評価方法は、試験体の中が水で飽和している状態で透水性能を評価するようにしている。 A specimen made of a material in which bentonite and sand are mixed is formed in a cylindrical shape having a predetermined size, and its water permeability is evaluated based on the pressure and water flow rate when water is sent in the axial direction. In this case, if air exists in the specimen and is in an unsaturated state, the water channel inside the specimen may be blocked by the air, resulting in an inappropriate water flow state. It can be considered that it varies depending on the time. For this reason, the water permeation performance evaluation apparatus and the water permeation performance evaluation method of the present invention evaluate the water permeation performance in a state where the inside of the test body is saturated with water.
これにより、試験体の内部に存在する空気の影響を排除して水の通水状態だけを判断することができ、極めて透水性が低い低透水性材料の試験体であっても極少量の水の移動を把握して透水性を評価することが可能になる。 As a result, the influence of air existing inside the test specimen can be eliminated and only the water flow state can be determined. Even a test specimen made of a low water permeability material with extremely low water permeability can use a very small amount of water. It becomes possible to grasp the movement of the water and evaluate the water permeability.
図1に基づいて透水性能評価装置を説明する。 A water permeation performance evaluation apparatus will be described with reference to FIG.
図1には本発明の一実施例に係る透水性能評価装置を概略的に表した断面状況を示してある。 FIG. 1 shows a cross-sectional view schematically illustrating a water permeation performance evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention.
透水性能評価装置1は、ステンレス製のセル2、及び、セル2の上部に設置されるステンレス製の排出ベース3を有している。セル2と排出ベース3の間に試験体リング4が備えられ、試験体リング4の内側に円柱状の試験体5(低透水性材料)が保持される。
The water permeation
試験体リング4の内側におけるセル2の上面には試験体5の下端面に接触する多孔質金属盤6(多孔板部材)が備えられ、試験体リング4の内側における排出ベース3の下面側には試験体5の上端面に接触する多孔質金属盤7(多孔板部材)が備えられている。
The upper surface of the
セル2に対して排出ベース3が所定の状態に取付けられることで、試験体5が透水性能評価装置1にセットされる。つまり、試験体リング4に試験体5を挿入し、セル2に対して排出ベース3を所定の状態に固定することで、試験体5の上下の端面が多孔質金属盤6、7に面接触し、試験体5が保持されて透水性能評価装置1に試験体5がセットされる。
By attaching the
セル2に備えられた多孔質金属盤6には水の供給経路11(給水経路)が接続されている。供給経路11から多孔質金属盤6に水が供給されることにより、多孔質金属盤6の盤面に水が均等に広がり、試験体5の下端面に均等な状態で水が供給される。
A water supply path 11 (water supply path) is connected to the
供給経路11には入口三方弁12が備えられ、入口三方弁12の第1入口路13には供給される水の流量が検出される流入流量検出手段14(流入流量計測手段)が設けられている。流入流量検出手段14には、所定圧力の水を供給するための給水圧力調整手段15が接続されている。入口三方弁12の第2入口路16には入口吸引手段17(吸引ポンプ)が接続され、入口吸引手段17の駆動により多孔質金属盤6(試験体5)に吸引力が作用して試験体5が脱気される。
The
排出ベース3に備えられた多孔質金属盤7には水の排出経路21(排水経路)が接続され、多孔質金属盤7に均一な状態で透水された水が排出経路21に集められて排出される。排出経路21には開閉弁22(開閉手段)が備えられ、開閉弁22の流末側には排出される水の流量が検出される流出流量検出手段23(流出流量計測手段)が設けられている。
A water discharge path 21 (drainage path) is connected to the porous metal board 7 provided in the
流出流量検出手段23の流末側には出口三方弁24が設けられ、出口三方弁24の第1出口路25から図示しない回収部に排出水が送られる。出口三方弁24の第2出口路26には、排出経路21の水の流出抵抗を上昇させる(背圧を高くする)排水圧力調整手段27が接続されている。入口側の給水圧力が高められた際に、排水圧力調整手段27により背圧が高められる。
An outlet three-
図2に基づいて給水圧力調整手段15、及び、排水圧力調整手段27の概念を説明する。 Based on FIG. 2, the concept of the water supply pressure adjusting means 15 and the drain pressure adjusting means 27 will be described.
供給経路11に給水圧力調整手段15が接続され、排出経路21に排水圧力調整手段27が接続されている。給水圧力調整手段15、及び、排水圧力調整手段27は、水が入れられた筒状容器を備え、筒状容器に空気圧力が加えられることで、供給経路11、及び、排出経路21に所定圧力で水を圧送する。
A supply water pressure adjusting means 15 is connected to the
例えば、給水圧力調整手段15の空気圧を調整することで、所定の圧力(AkPa)の圧力の水が供給経路11に送られ、多孔質金属盤6に所定圧力の水が供給される。同時に、排水圧力調整手段27の空気圧を調整することで、所定の圧力(BkPa:A>B)の圧力の水が排出経路21に送られ、排出経路21の水の流出抵抗が上昇して背圧が高くされる。即ち、試験体5の中の圧力が一様にBkPaだけ高められる。
For example, by adjusting the air pressure of the feed water pressure adjusting means 15, water having a predetermined pressure (AkPa) is sent to the
排出経路21からは、給水圧力調整手段15からの供給圧力と、排出経路21に加えられる流末側の圧力の差の圧力の水が排出される。ここでは、流末側の圧力は試験体5の内部で一様に高まる圧力と等しいため、流末側の圧力は背圧と等しい。
From the
例えば、筒状容器は二重管で構成され、外側と内側に水が入れられ、両側に一定圧力の空気圧が作用し、内側の水は排出されて試験体5に送られる構造が採用される。二重管に圧力が一定に加えられることにより、内側の容器が体積変化することはなく、また、筒状容器の中の水が蒸発しにくくなり、少量の水の供給を行う場合であっても、蒸発の影響を軽減することができる。
For example, the cylindrical container is composed of a double tube, water is put on the outside and inside, air pressure of a constant pressure acts on both sides, and the inside water is discharged and sent to the
尚、筒状容器に目盛りを付け、目盛りに基づいて水の量を管理することで、流量検出手段とすることも可能である。 In addition, it is also possible to set it as a flow volume detection means by attaching a scale to a cylindrical container and managing the quantity of water based on a scale.
図1に戻り透水性能評価装置の説明を続ける。 Returning to FIG. 1, the description of the water permeation performance evaluation apparatus will be continued.
透水性能評価装置1には試験体5の圧力を検出するための圧力検出手段31が設けられ、圧力検出手段31により試験体5の内部の水圧が検出され、試験体5の脱気の進捗状況、大気圧との差異を定量的に確認することができる。
The water permeation
尚、図には、試験体5に圧力検出手段31を直接接続した状態を示しているが、例えば、圧力検出手段31により供給経路11の圧力を検出し、試験体5の内部の水圧を検出するようになっている。試験体5の水圧を直接検出することも可能である。
Although the figure shows a state in which the pressure detection means 31 is directly connected to the
また、透水性能評価装置1のセル2にはロードセル32(荷重計)が備えられ、ロードセル32により試験体5の膨潤圧が計測され、試験体5の膨潤の状態を確認することができる。例えば、試験体5の膨潤圧が定常化したことを根拠に、ベントナイト系材料は概ね飽和したと判断することができる。そして、透水性能評価装置1は、流入流量検出手段14、流出流量検出手段23、圧力検出手段31の検出情報が入力される制御装置35を備えている。
Further, the
制御装置35からの指令により、入口三方弁12の第1入口路13と第2入口路16の切換えの制御、給水圧力調整手段15の動作の制御(空気圧調整)、入口吸引手段17の駆動の制御が実施される。また、制御装置35からの指令により、開閉弁22の開閉の制御、出口三方弁24の第1出口路25と第2出口路26の切換えの制御、排水圧力調整手段27の動作の制御(空気圧調整)が実施される。
In response to a command from the
制御装置35には、流入流量検出手段14、流出流量検出手段23、圧力検出手段31の検出情報に基づいて、試験体5の中の水圧の状態、試験体5を透過する水の状態を認識し、試験体5の中が水で飽和したか否かを判断する飽和判断機能(飽和判断手段)が備えられている。更に、制御装置35には、試験体5に通水するための圧力と、試験体5に対し流入・流出する水の量により、透水状態(透水係数)を導く透水係数判断機能(透水性能評価手段)が備えられている。
The
そして、制御装置35には、試験体5の中が水で飽和したことが飽和判断機能で確認された状態の時に、透水係数判断機能で導かれた透水係数を試験体5の透水係数として判定する判定機能が備えられている。判定機能では、ロードセル32で計測された試験体5の膨潤圧、間隙圧の状況が加味されて、飽和の判断をした上での透水係数が決定される。
The
図3から図7に基づいて、上述した構成の透水性能評価装置1による本発明の一実施例に係る透水性能評価方法を説明する。
Based on FIG. 3 to FIG. 7, a water permeation performance evaluation method according to an embodiment of the present invention by the water permeation
図3から図6には透水性能評価方法を実施している状態の動作の説明、図7には給水圧、背圧と流量の関係を説明するグラフである。 FIG. 3 to FIG. 6 are diagrams for explaining the operation in a state where the water permeation performance evaluation method is performed, and FIG. 7 is a graph for explaining the relationship between the water supply pressure, the back pressure and the flow rate.
図2から図6に基づいて具体的な手順を説明する。 A specific procedure will be described with reference to FIGS.
試験体5の上下の端面に、水の流れにより微粒子が装置の外に流出するのを防ぐため、微細孔径の高分子フィルターを敷き、試験体5を試験体リング4に配してセル2に排出ベース3を固定し、試験体5を透水性能評価装置1に設置する。
In order to prevent fine particles from flowing out of the apparatus due to the flow of water on the upper and lower end faces of the
図3に示すように、開閉弁22閉じると共に、入口三方弁12を第2入口路16側に切り換える。入口吸引手段17を駆動して試験体5の内部を減圧し(真空にし)、所定時間の間、真空雰囲気を維持して試験体5を脱気する。
As shown in FIG. 3, the on-off
図4に示すように、入口三方弁12を第1入口路13側に切換え、給水圧力調整手段15を動作させて(空気圧を調整して)供給経路11から水を供給する。供給される水には、脱気したイオン交換水が適用され、供給量は流入流量検出手段14により計測される。圧力検出手段31により試験体5の内部が大気圧(0kPa:ゲージ圧)になったことが確認され、且つ、流入流量検出手段14により所定量の給水が行われたことが確認される。
As shown in FIG. 4, the inlet three-
図5に示すように、開閉弁22を開き、出口三方弁24を第1出口路25側に切り換える。流入流量検出手段14で給水流量が計測されると共に、流出流量検出手段23で排出水流量が計測される。
As shown in FIG. 5, the on-off
流入流量検出手段14で計測される給水流量に対し、流出流量検出手段23で計測される排出水流量が少ない場合、試験体5の内部に空気が存在し、水で飽和していない状態であると判断される。
When the discharge water flow rate measured by the outflow flow rate detection means 23 is smaller than the feed water flow rate measured by the inflow flow rate detection means 14, air is present inside the
流入流量検出手段14で計測される給水流量と、流出流量検出手段23で計測される排出水流量とが一致した場合、試験体5の内部の水がおおむね飽和した状態であると推定される。また、ロードセル32により試験体5の膨潤圧が一定になったことが計測された場合に、試験体5の内部の水がおおむね飽和した状態であると推定される。
When the supply water flow rate measured by the inflow flow rate detection means 14 and the discharged water flow rate measured by the outflow flow rate detection means 23 coincide with each other, it is estimated that the water inside the
この状態で開閉弁22を閉じ(図4の状態)、給水圧力を上げて飽和状態であるか否かを確認する。即ち、開閉弁22を閉じた状態で給水圧力を上げた際に、水が供給されれば試験体5の中に空気が存在していたことになり、水が供給される量を測定することにより、飽和状態を評価する。給水圧力を上げても水が供給されない状態になった時は、飽和状態であると判断する。
In this state, the on-off
試験体5の内部が水で飽和した状態であると判断された状態で、図5に示すように、開閉弁22を開き、その時の給水圧力と流量により、透水性能が評価される。この場合、給水圧力を複数段階で高くして(水の圧入圧力を高くして)、即ち、動水勾配を増加して透水性を評価することも可能である。
In a state where it is determined that the inside of the
これにより、試験体5の内部に存在する空気の影響を排除して水の通水状態だけを判断することができ、極めて透水性が低い材料である試験体5であっても材料を水で適切に飽和させ、極少量の水の移動を把握して透水性を正確に評価することが可能になる。
As a result, the influence of the air existing inside the
そして、低透水性材料の試験体5の中を水で飽和させる際に、複数段階の圧力で水を圧入するので、早期に飽和状態を判断することができ、透水性(透水係数)を早期に評価することができる。
And when saturating the inside of the
透水係数が確かであることを確認する場合、流入流出流量が一定になったことを確認し(飽和状態が判断された後)、図5に示すように、出口三方弁24を第2出口路26側に切り換え、給水圧力調整手段15により給水圧を段階的に上昇させると共に、差圧が同じになるように、排水圧力調整手段27により排出経路21の背圧を段階的に高くする。
When confirming that the hydraulic conductivity is certain, it is confirmed that the inflow / outflow flow rate has become constant (after the saturation state is judged), and the outlet three-
供給圧力と排出経路21の背圧を高くすることで、差圧を一定にした状態で試験体5の内部の圧力を一様に高くすることができ、一旦、飽和状態が判断された後に水の溶存空気が試験体5に侵入し蓄積した場合でも、空気が透水経路を妨げる影響を排除した状態で飽和状態を判断することができる。
By increasing the supply pressure and the back pressure of the
例えば、給水圧力調整手段15による給水圧を、0.1MPa、0.3MPa、0.5MPa、0.7MPa、0.9MPa、1.1MPaと段階的に上昇させる。同時に、排水圧力調整手段27による排出経路21の圧力(流末側の圧力)を、0MPa、0.2MPa、0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPaと上昇させる。つまり、差圧が0.1MPaに維持されるように、給水圧と流末側の圧力を段階的に上昇させる。 For example, the feed water pressure by the feed water pressure adjusting means 15 is increased stepwise to 0.1 MPa, 0.3 MPa, 0.5 MPa, 0.7 MPa, 0.9 MPa, and 1.1 MPa. At the same time, the pressure of the discharge path 21 (pressure at the end of the flow) by the drain pressure adjusting means 27 is increased to 0 MPa, 0.2 MPa, 0.4 MPa, 0.6 MPa, 0.8 MPa, and 1.0 MPa. That is, the feed water pressure and the pressure at the end of the flow are increased stepwise so that the differential pressure is maintained at 0.1 MPa.
給水圧(MPa)及び流末側の圧力(MPa)と、流量Q(m3/s)の関係の一例を図7に示してある。流末側の圧力が試験体5の内部で一様に高まった圧力に等しくなった際の圧力を背圧と呼ぶ。
An example of the relationship between the feed water pressure (MPa) and the pressure at the end of the flow (MPa) and the flow rate Q (m 3 / s) is shown in FIG. The pressure when the pressure on the flow end side becomes equal to the pressure uniformly increased inside the
図に示すように、給水圧が0.1MPaで流末側の圧力が0MPaの場合に、流量QがQ0であり、給水圧を0.3MPa、0.5MPa、0.7MPaまで段階的に上昇させると同時に、流末側の圧力を0.2MPa、0.4MPa、0.6MPaと段階的に上昇させることで、流量QがQ0からQ1まで増加する。その後、給水圧0.7MPaで流末側の圧力、即ち、背圧0.6以降の圧力では、差圧が0.1MPaの状態で流量QがQ1の状態が維持される。 As shown in the figure, when the feed water pressure is 0.1 MPa and the end-side pressure is 0 MPa, the flow rate Q is Q0, and the feed water pressure is gradually increased to 0.3 MPa, 0.5 MPa, and 0.7 MPa. At the same time, the flow rate Q is increased from Q0 to Q1 by gradually increasing the pressure on the flow end side to 0.2 MPa, 0.4 MPa, and 0.6 MPa. Thereafter, at the feed water pressure of 0.7 MPa, the pressure at the end of the flow, that is, the pressure after the back pressure of 0.6, the state where the differential pressure is 0.1 MPa and the flow rate Q is Q1 is maintained.
これは、一旦、飽和状態が判断された後に水の溶存空気が試験体5(低透水性覆土)に侵入して流量QがQ0に低下した状態になり、流末側の圧力を上昇させることで、背圧が高まり、侵入した空気を圧縮して流量Qが本来の飽和状態の時の流量QであるQ1に増加した状態にされたといえる。 This is because once the saturation state is judged, the dissolved air of water enters the test body 5 (low permeability cover) and the flow rate Q is reduced to Q0, and the pressure on the end of the flow is increased. Thus, it can be said that the back pressure has increased, the air that has entered is compressed, and the flow rate Q is increased to Q1, which is the flow rate Q in the original saturated state.
これにより、一旦、飽和状態が判断された後に水の溶存空気が試験体5に侵入したとしても、給水圧を0.7MPaに上昇させ、背圧を0.6MPaに上昇させることで、侵入した空気を排除した状態にすることが可能になることがわかる。
Thereby, even if the dissolved air of water once entered the
そして、空気による影響が排除された状態の試験体5の透水係数は、給水圧と流末側の圧力の差圧である0.1MPaの圧力に対する流量Q1の関係で評価することができる。
The water permeability coefficient of the
つまり、給水圧力調整手段15により給水圧を上昇させると共に、排水圧力調整手段27により排出経路21の背圧を高くして水の溶存空気の影響を排除した状態で透水係数を評価することができる。
That is, the water permeability can be evaluated in a state where the feed water pressure is raised by the feed water pressure adjusting means 15 and the back pressure of the
尚、説明の便宜上、給水圧を0.1MPa、0.3MPa、0.5MPa、0.7MPa、0.9MPa、1.10MPaと例示し、背圧を0MPa、0.2MPa、0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPaと例示したが、実際の圧力値は、材料の種類、試験体5に存在する空気の量、装置の性能を勘案して定めるものである。
For convenience of explanation, the water supply pressure is exemplified as 0.1 MPa, 0.3 MPa, 0.5 MPa, 0.7 MPa, 0.9 MPa, 1.10 MPa, and the back pressure is 0 MPa, 0.2 MPa, 0.4 MPa, 0, Although illustrated as 0.6 MPa, 0.8 MPa, and 1.0 MPa, the actual pressure value is determined in consideration of the type of material, the amount of air present in the
ベントナイトと砂を混合した低透水性材料の試験体5は、不飽和状態であると、空気により試験体の内部の水路が阻害されて通水が不適正になる虞があり、また、試験体5の膨潤状態も時間により異なることが考えられる。上述した低透水性材料の透水性能評価装置1では、試験体5の中が水で飽和している状態で透水係数を評価しているので、試験体5の中の水路が阻害されて透水状況が変化したり、膨潤状態が変わって透水状況が変化したりする影響を排除して透水係数を評価することが可能になる。
If the
上述した透水性能評価装置1は、試験体5の中が水で飽和している状態で透水係数を評価するようにしているので、試験体5の内部に存在する空気の影響を排除して水の通水状態だけを判断することができ、極めて透水性が低い低透水性材料の試験体5であっても極少量の水の移動を把握して透水係数を正確に評価することが可能になる。
Since the water
また、上述した透水性能評価方法は、極めて透水性が低い低透水性材料の試験体5であっても適切に水で飽和させた後に極少量の水の移動を測定して透水係数を評価することが可能になる。
Moreover, even if it is the
本発明は、透水性能評価装置及び透水性能評価方法の産業分野で利用することができる。 The present invention can be used in the industrial field of a water permeation performance evaluation apparatus and a water permeation performance evaluation method.
1 透水性能評価装置
2 セル
3 排出ベース
4 試験体リング
5 試験体
6、7 多孔質金属板
11 供給経路
12 入口三方弁
13 第1入口路
14 流入流量検出手段
15 給水圧力調整手段
16 第2入口路
17 入口吸引手段
21 排出経路
22 開閉弁
23 流出流量検出手段
24 出口三方弁
25 第1出口路
26 第2出口路
27 排水圧力調整手段
31 圧力検出手段
32 ロードセル
35 制御装置
DESCRIPTION OF
Claims (8)
低透水材料の一対の対向面を保持する一対の多孔板部材と、
一方の多孔板部材に接続される給水経路と、
他方の多孔板部材に接続される排水経路と、
給水経路に供給される給水量を計測する流入流量計測手段と、
排水経路から排出される排水量を計測する流出流量計測手段と、
流入流量計測手段で計測される給水量、及び、流出流量計測手段で計測される排水量に基づいて低透水材料の水の飽和状況を判断する飽和判断手段と、
飽和判断手段により低透水材料が水で飽和されていると判断された際に、低透水材料の透水性能を評価する透水性能評価手段とを備え、
飽和判断手段は、
排水経路を開閉する開閉手段と、
給水の圧力を調整する給水圧力調整手段とを有し、
開閉手段で排水経路を閉じて給水圧力調整手段により給水圧を上昇させた状態で、給水ができなくなった時に、低透水材料が水で飽和したことを判断する
ことを特徴とする透水性能評価装置。 In the water permeation performance evaluation device for a low water permeability material that evaluates the water permeability of the low water permeability material that covers the covering object
A pair of perforated plate members holding a pair of opposed surfaces of a low water permeable material;
A water supply path connected to one of the porous plate members;
A drainage path connected to the other porous plate member;
Inflow flow rate measuring means for measuring the amount of water supplied to the water supply path;
Outflow flow rate measuring means for measuring the amount of drainage discharged from the drainage route,
Saturation judgment means for judging the saturation state of the water of the low water permeability material based on the amount of water supply measured by the inflow flow rate measurement means and the amount of drainage measured by the outflow flow rate measurement means,
When it is determined by the saturation determining means that the low water permeable material is saturated with water, the water permeable performance evaluating means for evaluating the water permeable performance of the low water permeable material,
Saturation judgment means
Opening and closing means for opening and closing the drainage path;
Water supply pressure adjusting means for adjusting the pressure of the water supply,
A water permeability evaluation device characterized by determining that the low water permeability material is saturated with water when water supply cannot be performed with the drainage path closed by the opening and closing means and the water supply pressure increased by the water supply pressure adjustment means. .
飽和判断手段は、
給水圧力調整手段により給水圧を複数段階で上昇させ、低透水性材料の水の飽和状況を判断する
ことを特徴とする透水性能評価装置。 In the water-permeable performance evaluation apparatus according to claim 1,
Saturation judgment means
A water permeation performance evaluation apparatus characterized in that a water supply pressure is raised in a plurality of stages by a water supply pressure adjusting means to judge a water saturation state of a low water permeability material.
前記低透水性材料の一端の入口部から水を圧入し、圧入された水を前記低透水性材料の他端の出口部から排水することで、透水性能の評価を行うに際し、
前記出口部からの排水を停止して前記入口部から水を圧入し、前記入口部から水が流入しない状態となった際に前記低透水性材料の中が水で飽和したと判断し、
飽和状態が判断された後に前記出口部から排水を行って透水性能を評価する
ことを特徴とする低透水性材料の透水性能評価方法。 In the method for evaluating the water permeability of the low water permeability material for evaluating the water permeability of the low water permeability material covering the covering object,
In evaluating water permeability performance by injecting water from an inlet portion at one end of the low water permeability material and draining the injected water from an outlet portion at the other end of the low water permeability material,
Stopping the drainage from the outlet part and press-fitting water from the inlet part, when the water does not flow from the inlet part, it is determined that the low water permeable material is saturated with water,
After the saturated state is judged, drainage is performed from the outlet portion to evaluate the water permeability. A method for evaluating the water permeability of a low water permeability material.
前記低透水性材料の一端の入口部から水を圧入する際に、複数段階の圧力で水を圧入する
ことを特徴とする低透水性材料の透水性能評価方法。 In the method for evaluating water permeability of the low water permeability material according to claim 3,
A method for evaluating water permeability of a low water permeability material, wherein water is injected at a plurality of stages of pressure when water is injected from an inlet at one end of the low water permeability material.
飽和状態が判断された後に前記出口部から排水を行う際に、前記入口部からの水の圧入圧力を高くして透水性能を評価する
ことを特徴とする低透水性材料の透水性能評価方法。 In the method for evaluating water permeability of the low water permeability material according to claim 3 or 4 ,
When draining from the outlet portion after the saturated state is judged, the water permeability performance is evaluated by increasing the pressure of water injected from the inlet portion.
飽和状態が判断された後に、流入流出流量が一定になったことを確認し、前記入口部からの圧入圧力、及び、前記出口部の水の流通抵抗を高くした後に、透水性能を評価する
ことを特徴とする低透水性材料の透水性能評価方法。 In the water permeability evaluation method of the low water permeability material according to any one of claims 3 to 5 ,
After the saturated state is determined, the inflow outflow rate confirms that became constant, injection pressure from the inlet, and, after high flow resistance of water in the outlet portion, to evaluate the water permeability A method for evaluating the water permeability of a low water permeability material.
評価される前記透水性能は、通水圧力に対する流量の関係に基づいて算出される透水係数である
ことを特徴とする低透水性材料の透水性能評価方法。 In the water permeability evaluation method of the low water permeability material according to any one of claims 3 to 6 ,
The method for evaluating water permeability of a low water permeability material, wherein the water permeability performance to be evaluated is a water permeability coefficient calculated based on a relationship of a flow rate with respect to a water flow pressure.
前記低透水性材料は、ベントナイトを含む材料である
ことを特徴とする低透水性材料の透水性能評価方法。 In the water permeability evaluation method of the low water permeability material according to any one of claims 3 to 7 ,
The low water-permeable material is a material containing bentonite. The method for evaluating water-permeable performance of a low water-permeable material.
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