JP7828211B2 - 泥水特性測定装置 - Google Patents
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Description
本発明は、泥水特性測定装置に関する。
泥水式のシールド掘削機を用いたトンネル掘削においては、泥水を流す管が詰まったり、切羽が崩壊したりしてしまうことを防止するために、泥水の粘性を所定範囲内に保つことが重要である。
このため、従来、シールド掘削機と地上に設けられた泥水処理プラントとの間を循環する泥水の粘性を測定するための各種技術が提案されている。
このため、従来、シールド掘削機と地上に設けられた泥水処理プラントとの間を循環する泥水の粘性を測定するための各種技術が提案されている。
例えば、特許文献１，２には、泥水の差圧を利用して、泥水のファンネル粘度をリアルタイムで測定する装置について記載されている。さらに、特許文献２には、測定した泥水のファンネル粘度から、泥水の降伏値をリアルタイムで求める手法も記載されている。
引用文献２では、測定された差圧及び流速の比と、記憶手段に予め記憶されている関係データ（予め測定により求められた管路内を流れる泥水の差圧Δｈ、流速Ｖの比Δｈ／Ｖと粘性との関係データ）とに基づき泥水のファンネル粘度を求めている。また、当該求めた泥水のファンネル粘度に基づき、記憶手段に予め記憶されている関係データ（泥水の粘性と降伏値との関係データ）から泥水の降伏値を求めている。しかしながら、引用文献２では、予め管路内を流れる泥水の差圧△ｈ及び流速Ｖの関係を、粘性をパラメータとして測定して、当該管路内を流れる泥水の差圧△Ｈ，流速Ｖ及び粘性の相関関係を表すデータを作製しておき、その後、当該管路内を流れる泥水の差圧△ｈ及び流速Ｖを実際に測定し、この測定データと予め求められた相関データとを照合することにより、泥水の粘性を測定するものであります。したがって、測定結果（降伏値やファンネル粘度）が泥水性状の変化に対応していないおそれがある。
すなわち、引用文献２において、記憶手段に記憶されている関係データは、泥水の性状を考慮して作成された関係データではないので、正確なファンネル粘度や正確な降伏値を求めることができないおそれがある。
すなわち、引用文献２において、記憶手段に記憶されている関係データは、泥水の性状を考慮して作成された関係データではないので、正確なファンネル粘度や正確な降伏値を求めることができないおそれがある。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、泥水の性状にかかわらず泥水の特性（降伏値やファンネル粘度）をリアルタイムで正確に測定できるようにすることを目的とする。
以上の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、
泥水の特性を測定する泥水特性測定装置であって、
測定管部を流れる泥水の流量を所定の設定流量に調整する流量調整手段と、
前記測定管部を流れる泥水の差圧を測定する差圧測定手段と、
前記測定管部を流れる泥水のずり速度及びずり応力を算出する第一算出手段と、
前記測定管部を流れる泥水の降伏値を算出する第二算出手段と、を備え、
前記設定流量は、複数設けられており、
前記第一算出手段は、前記複数の設定流量それぞれに対応する前記ずり速度及び前記ずり応力を、前記差圧測定手段によって測定された差圧に基づいて算出し、
前記第二算出手段は、前記第一算出手段によって算出された前記複数の設定流量それぞれに対応する前記ずり速度及び前記ずり応力に基づいて流動曲線を取得し、当該取得した流動曲線から前記降伏値を算出することを特徴とする。
泥水の特性を測定する泥水特性測定装置であって、
測定管部を流れる泥水の流量を所定の設定流量に調整する流量調整手段と、
前記測定管部を流れる泥水の差圧を測定する差圧測定手段と、
前記測定管部を流れる泥水のずり速度及びずり応力を算出する第一算出手段と、
前記測定管部を流れる泥水の降伏値を算出する第二算出手段と、を備え、
前記設定流量は、複数設けられており、
前記第一算出手段は、前記複数の設定流量それぞれに対応する前記ずり速度及び前記ずり応力を、前記差圧測定手段によって測定された差圧に基づいて算出し、
前記第二算出手段は、前記第一算出手段によって算出された前記複数の設定流量それぞれに対応する前記ずり速度及び前記ずり応力に基づいて流動曲線を取得し、当該取得した流動曲線から前記降伏値を算出することを特徴とする。
請求項２に係る発明は、
請求項１に記載の泥水特性測定装置において、
泥水の流動曲線と粘性の関係を示す相関式を予め記憶する記憶手段と、
前記測定管部を流れる泥水の粘性を算出する粘性算出手段と、を備え、
前記粘性算出手段は、前記記憶手段に記憶されている相関式と、前記第二算出手段によって取得された流動曲線と、に基づいて前記測定管部を流れる泥水の粘性を算出することを特徴とする。
請求項１に記載の泥水特性測定装置において、
泥水の流動曲線と粘性の関係を示す相関式を予め記憶する記憶手段と、
前記測定管部を流れる泥水の粘性を算出する粘性算出手段と、を備え、
前記粘性算出手段は、前記記憶手段に記憶されている相関式と、前記第二算出手段によって取得された流動曲線と、に基づいて前記測定管部を流れる泥水の粘性を算出することを特徴とする。
請求項３に係る発明は、
請求項１又は２に記載の泥水特性測定装置において、
前記第二算出手段は、前記第一算出手段によって算出された前記複数の設定流量それぞれに対応する前記ずり応力を所定の補正係数を用いて補正した補正ずり応力と、前記第一算出手段によって算出された前記複数の設定流量それぞれに対応する前記ずり速度と、に基づいて前記降伏値を算出することを特徴とする。
請求項１又は２に記載の泥水特性測定装置において、
前記第二算出手段は、前記第一算出手段によって算出された前記複数の設定流量それぞれに対応する前記ずり応力を所定の補正係数を用いて補正した補正ずり応力と、前記第一算出手段によって算出された前記複数の設定流量それぞれに対応する前記ずり速度と、に基づいて前記降伏値を算出することを特徴とする。
請求項４に係る発明は、
請求項１～３のいずれか一項に記載の泥水特性測定装置において、
前記設定流量は、前記測定管部を流れる泥水が層流を形成する流量であることを特徴とする。
請求項１～３のいずれか一項に記載の泥水特性測定装置において、
前記設定流量は、前記測定管部を流れる泥水が層流を形成する流量であることを特徴とする。
本発明によれば、泥水の性状にかかわらず泥水の特性（降伏値やファンネル粘度）をリアルタイムで正確に測定することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、本発明の範囲は、以下の実施形態や図面に記載されたものに限定されるものではない。
〔１．掘削システム〕
初めに、本実施形態に係る掘削システム１００の概略構成について説明する。
図１は掘削システム１００を示すブロック図である。
初めに、本実施形態に係る掘削システム１００の概略構成について説明する。
図１は掘削システム１００を示すブロック図である。
本実施形態に係る掘削システム１００は、泥水式シールド工法に用いられるものであり、図１に示すように、シールド掘削機１と、泥水処理プラント２と、送泥部３と、排泥部４と、中央制御室５と、を備えている。
（シールド掘削機）
シールド掘削機１は、地盤Ｇの中に配置されている。シールド掘削機１は、本体１１と、カッターヘッド１２と、を備えている。
本体１１は、泥水が充填されるチャンバー（図示省略）と、カッターヘッド１２を回転させるためのカッター回転機構（図示省略）と、シールド掘削機１を前進させるための推進機構（図示省略）と、を備えている。
カッターヘッド１２は、本体１１の前端に回転可能に設けられており、本体１１のカッター回転機構が駆動することによって回転するようになっている。
シールド掘削機１は、地盤Ｇの中に配置されている。シールド掘削機１は、本体１１と、カッターヘッド１２と、を備えている。
本体１１は、泥水が充填されるチャンバー（図示省略）と、カッターヘッド１２を回転させるためのカッター回転機構（図示省略）と、シールド掘削機１を前進させるための推進機構（図示省略）と、を備えている。
カッターヘッド１２は、本体１１の前端に回転可能に設けられており、本体１１のカッター回転機構が駆動することによって回転するようになっている。
（泥水処理プラント）
泥水処理プラント２は、地上に配置されている。泥水処理プラント２は、一次処理部２１と、調整槽２２と、泥水特性測定装置２００と、を備えている。
一次処理部２１は、シールド掘削機１から送られてきた土砂成分を多く含む掘削後の泥水から、例えばふるいにかけることにより、粒度の大きい礫や砂を分離するよう構成されている。また、一次処理部２１は、礫や砂を分離した後の泥水を調整槽２２へ送るよう構成されている。
泥水処理プラント２は、地上に配置されている。泥水処理プラント２は、一次処理部２１と、調整槽２２と、泥水特性測定装置２００と、を備えている。
一次処理部２１は、シールド掘削機１から送られてきた土砂成分を多く含む掘削後の泥水から、例えばふるいにかけることにより、粒度の大きい礫や砂を分離するよう構成されている。また、一次処理部２１は、礫や砂を分離した後の泥水を調整槽２２へ送るよう構成されている。
調整槽２２は、一次処理部２１から送られてきた泥水（礫や砂が分離した後の泥水）を一時的に貯留しておくものである。この調整槽２２に貯留されている泥水に作業者が水道水や増粘剤を添加することで、泥水の粘性等が調整される。また、調整槽２２は、貯留している泥水の一部を泥水特性測定装置２００へ送るよう構成されている。
泥水特性測定装置２００は、シールド掘削機１と泥水処理プラント２との間を循環する泥水（ここでは、調整槽２２に貯留されている泥水）の特性として、ファンネル粘度や降伏値（イールドバリュー）等を測定するよう構成されている。泥水特性測定装置２００の詳細については後述する。
泥水特性測定装置２００は、シールド掘削機１と泥水処理プラント２との間を循環する泥水（ここでは、調整槽２２に貯留されている泥水）の特性として、ファンネル粘度や降伏値（イールドバリュー）等を測定するよう構成されている。泥水特性測定装置２００の詳細については後述する。
（送泥部）
送泥部３は、送泥管３１と、送泥ポンプ３２等と、を備えている。
送泥管３１は、泥水処理プラント２の調整槽２２から、シールド掘削機１のチャンバーへと続いている。
送泥ポンプ３２は、調整槽２２から調整後の泥水を汲み上げて、その泥水を、送泥管３１を介してシールド掘削機１のチャンバーへ送り込むよう構成されている。
送泥部３は、送泥管３１と、送泥ポンプ３２等と、を備えている。
送泥管３１は、泥水処理プラント２の調整槽２２から、シールド掘削機１のチャンバーへと続いている。
送泥ポンプ３２は、調整槽２２から調整後の泥水を汲み上げて、その泥水を、送泥管３１を介してシールド掘削機１のチャンバーへ送り込むよう構成されている。
（排泥部）
排泥部４は、排泥管４１と、排泥ポンプ４２等と、を備えている。
排泥管４１は、シールド掘削機１のチャンバーから、泥水処理プラント２の一次処理部
２１へと続いている。
排泥ポンプ４２は、シールド掘削機１のチャンバー内に溜まっている泥水を、排泥管４１を介して一次処理部２１へ送り込むよう構成されている。
排泥部４は、排泥管４１と、排泥ポンプ４２等と、を備えている。
排泥管４１は、シールド掘削機１のチャンバーから、泥水処理プラント２の一次処理部
２１へと続いている。
排泥ポンプ４２は、シールド掘削機１のチャンバー内に溜まっている泥水を、排泥管４１を介して一次処理部２１へ送り込むよう構成されている。
（中央制御装置）
中央制御室５は、表示部５１や、図示しない制御装置、操作部等を備えている。
中央制御室５の制御装置は、カッターヘッド１２の回転速度、シールド掘削機１の推進速度、シールド掘削機１のチャンバー内の泥水圧（送泥ポンプ３２の送泥量、排泥ポンプ４２の排泥量）等を制御するよう構成されている。
中央制御室５の表示部５１は、制御対象の状況（各種数値等）を表示するよう構成されている。
なお、図１には、地上に配置された中央制御室５を例示したが、中央制御室５は地盤Ｇの中（シールド掘削機１の後方等）に配置されていてもよい。
中央制御室５は、表示部５１や、図示しない制御装置、操作部等を備えている。
中央制御室５の制御装置は、カッターヘッド１２の回転速度、シールド掘削機１の推進速度、シールド掘削機１のチャンバー内の泥水圧（送泥ポンプ３２の送泥量、排泥ポンプ４２の排泥量）等を制御するよう構成されている。
中央制御室５の表示部５１は、制御対象の状況（各種数値等）を表示するよう構成されている。
なお、図１には、地上に配置された中央制御室５を例示したが、中央制御室５は地盤Ｇの中（シールド掘削機１の後方等）に配置されていてもよい。
（掘削システムの動作）
以上のように構成された本実施形態に係る掘削システム１００においては、中央制御室５の制御に基づいて送泥ポンプ３２及び排泥ポンプ４２が稼働することによって、シールド掘削機１のチャンバーに泥水が充填されるとともに、当該チャンバー内の泥水圧が切羽から受ける土圧よりも高くなるよう調節される。
そして、中央制御室５の制御に基づいてカッターヘッド１２が前進しながら回転することによって、切羽が掘削され、発生した土砂がチャンバー内に取り込まれ、掘削後の泥水として排泥管４１を通って地上に排出される。地上に排出された掘削後の泥水は、一次処理部２１において礫や砂が分離され、分離後の泥水として調整槽２２へ送られる。分離後の泥水は、調整槽２２において粘性等の調整が行われ、調整後の泥水として送泥管３１を通ってシールド掘削機１のチャンバーへ送られる。
これらの動作が繰り返されることによって、地盤Ｇの中にトンネルＴが形成されていく。
以上のように構成された本実施形態に係る掘削システム１００においては、中央制御室５の制御に基づいて送泥ポンプ３２及び排泥ポンプ４２が稼働することによって、シールド掘削機１のチャンバーに泥水が充填されるとともに、当該チャンバー内の泥水圧が切羽から受ける土圧よりも高くなるよう調節される。
そして、中央制御室５の制御に基づいてカッターヘッド１２が前進しながら回転することによって、切羽が掘削され、発生した土砂がチャンバー内に取り込まれ、掘削後の泥水として排泥管４１を通って地上に排出される。地上に排出された掘削後の泥水は、一次処理部２１において礫や砂が分離され、分離後の泥水として調整槽２２へ送られる。分離後の泥水は、調整槽２２において粘性等の調整が行われ、調整後の泥水として送泥管３１を通ってシールド掘削機１のチャンバーへ送られる。
これらの動作が繰り返されることによって、地盤Ｇの中にトンネルＴが形成されていく。
〔２．泥水特性測定装置〕
次に、掘削システム１００の泥水処理プラント２が備える泥水特性測定装置２００の詳細について説明する。
図２は泥水処理プラント２の一部を示すブロック図であり、図３は泥水特性測定装置２００の電気的構成を示すブロック図である。
次に、掘削システム１００の泥水処理プラント２が備える泥水特性測定装置２００の詳細について説明する。
図２は泥水処理プラント２の一部を示すブロック図であり、図３は泥水特性測定装置２００の電気的構成を示すブロック図である。
（泥水特性測定装置の構成）
泥水特性測定装置２００は、図１～３に示すように、測定部６と、制御部７と、を備えている。
測定部６は、図２に示すように、給液ポンプ６１と、サンドセパレータ６２と、給液管部６３と、測定器６４と、洗浄ポンプ６５と、排液管部６６と、サンプリング管部６７と、を備えている。
泥水特性測定装置２００は、図１～３に示すように、測定部６と、制御部７と、を備えている。
測定部６は、図２に示すように、給液ポンプ６１と、サンドセパレータ６２と、給液管部６３と、測定器６４と、洗浄ポンプ６５と、排液管部６６と、サンプリング管部６７と、を備えている。
給液ポンプ（サンプリングポンプ）６１は、調整槽２２内の泥水を、サンプリング管６１ａ及びサンドセパレータ６２を介して給液管部６３へ送り込むよう構成されている。また、給液ポンプ６１は、後述する流量制御部７１ｂによる制御に基づいて、給液管部６３及びその後に続く測定器６４（測定管部６４１）を流れる泥水の流量を調整することが可能となっている。
サンドセパレータ６２は、サンプリング管６１ａを経由して送られてきた泥水から、例えばサイクロン方式を用いて、粒度の小さい砂を分離するよう構成されている。これにより、測定器６４の流路（測定管部６４１の管内）に砂分が入り込むことを防止可能となっている。
給液管部６３は、サンドセパレータ６２から測定器６４へと続く給液管６３１と、給液管６３１を流れる泥水の圧力を測定する圧力計６３２と、を備えている。
サンドセパレータ６２は、サンプリング管６１ａを経由して送られてきた泥水から、例えばサイクロン方式を用いて、粒度の小さい砂を分離するよう構成されている。これにより、測定器６４の流路（測定管部６４１の管内）に砂分が入り込むことを防止可能となっている。
給液管部６３は、サンドセパレータ６２から測定器６４へと続く給液管６３１と、給液管６３１を流れる泥水の圧力を測定する圧力計６３２と、を備えている。
測定器６４は、測定管部６４１と、バルブ６４２と、流量計６４３と、第一圧力計６４４と、第二圧力計６４５と、を備えている。
測定管部６４１は、第一管部６４１ａと、第二管部６４１ｂと、第三管部６４１ｃと、を有している。
測定管部６４１は、第一管部６４１ａと、第二管部６４１ｂと、第三管部６４１ｃと、を有している。
第一管部６４１ａは、給液管部６３から第二管部６４１ｂの入口へと続いている。
第三管部６４１ｃは、第二管部６４１ｂの出口から排液管部６６へと続いている。
第二管部６４１ｂは、第一管部６４１ａと第三管部６４１ｃとを接続している。
本実施形態の測定管部６４１（第一管部６４１ａ、第二管部６４１ｂ、第三管部６４１ｃ）は、透明材料で形成されている。したがって、管内に泥が付着し始めても、それをすぐに発見することが可能となっている。
第三管部６４１ｃは、第二管部６４１ｂの出口から排液管部６６へと続いている。
第二管部６４１ｂは、第一管部６４１ａと第三管部６４１ｃとを接続している。
本実施形態の測定管部６４１（第一管部６４１ａ、第二管部６４１ｂ、第三管部６４１ｃ）は、透明材料で形成されている。したがって、管内に泥が付着し始めても、それをすぐに発見することが可能となっている。
なお、本実施形態では、測定管部６４１として、透明な塩化ビニル製のパイプを用いるが、これに限定されず、透明材料はアクリル等であってもよい。
また、本実施形態では、第二管部６４１ｂとして直線管を用いるが、これに限定されず、第二管部６４１ｂは、例えばＵ字状に形成された曲線管であってもよい。第二管部６４１ｂとして曲線管を用いることで、測定器６４の小型化が可能となる。
また、本実施形態では、第二管部６４１ｂとして直線管を用いるが、これに限定されず、第二管部６４１ｂは、例えばＵ字状に形成された曲線管であってもよい。第二管部６４１ｂとして曲線管を用いることで、測定器６４の小型化が可能となる。
また、本実施形態では、測定管部６４１（第一管部６４１ａ、第二管部６４１ｂ、第三管部６４１ｃ）の管内径を１３Ａとしている。
管内径を１３Ａとしている理由は、以下のとおりである。
管内摩擦圧力損失ΔＰ（第一圧力計６４４の測定値と第二圧力計６４５の測定値との差分に相当）は、下記式（１）を用いて算出することができる。
ΔＰ＝λ×（Ｌ／ｄ）×｛（ρ×ｕ2）／２｝・・・（１）
ただし、λ：管内摩擦係数、Ｌ：管長（ｍ）、ｄ：管内径（ｍ）、ρ：流体密度（ｋｇ／ｍ3）、ｕ：平均流速（ｍ／ｓｅｃ）
管内径を１３Ａとしている理由は、以下のとおりである。
管内摩擦圧力損失ΔＰ（第一圧力計６４４の測定値と第二圧力計６４５の測定値との差分に相当）は、下記式（１）を用いて算出することができる。
ΔＰ＝λ×（Ｌ／ｄ）×｛（ρ×ｕ2）／２｝・・・（１）
ただし、λ：管内摩擦係数、Ｌ：管長（ｍ）、ｄ：管内径（ｍ）、ρ：流体密度（ｋｇ／ｍ3）、ｕ：平均流速（ｍ／ｓｅｃ）
この式（１）は、管内摩擦圧力損失ΔＰが管内径ｄに反比例することを示している。すなわち、管内径ｄを大きくしすぎると、式（１）によって算出される管内摩擦圧力損失ΔＰが小さくなりすぎてしまう（泥水のファンネル粘度や降伏値を求めることが困難になってしまう）。そうならないようにするためには、管長Ｌ（第一圧力計６４４から第二圧力計６４５までの距離）を長くするか、給液ポンプ６１を大型化して平均流速ｕを上げなければならない。しかし、このようにすると泥水特性測定装置２００が大型化してしまう。このような理由に鑑み、本実施形態では、管内径ｄを、市販の塩化ビニル管の最小管内径である１３Ａ（ｄ≒１３ｍｍ）としている。無論、管内径ｄは１３Ａに限定されるものではない。
第一圧力計６４４は、第一管部６４１ａの出口側（第二管部６４１ｂ側）に設けられている。第一圧力計６４４は、第一管部６４１ａを流れる泥水の圧力を測定するよう構成されている。
第二圧力計６４５は、第三管部６４１ｃの入口側（第二管部６４１ｂ側）に設けられている。第二圧力計６４５は、第三管部６４１ｃを流れる泥水の圧力を測定するよう構成されている。
すなわち、第一圧力計６４４は、測定管部６４１を流れる泥水の圧力を、当該測定管部６４１の上流側において測定するようになっている。また、第二圧力計６４５は、測定管部６４１を流れる泥水の圧力を、当該測定管部６４１の下流側において、すなわち第一圧力計６４４よりも下流において測定するようになっている。
本実施形態では、管長Ｌ（第一圧力計６４４から第二圧力計６４５までの距離）を２ｍとしているが、これに限定されるものではない。
第二圧力計６４５は、第三管部６４１ｃの入口側（第二管部６４１ｂ側）に設けられている。第二圧力計６４５は、第三管部６４１ｃを流れる泥水の圧力を測定するよう構成されている。
すなわち、第一圧力計６４４は、測定管部６４１を流れる泥水の圧力を、当該測定管部６４１の上流側において測定するようになっている。また、第二圧力計６４５は、測定管部６４１を流れる泥水の圧力を、当該測定管部６４１の下流側において、すなわち第一圧力計６４４よりも下流において測定するようになっている。
本実施形態では、管長Ｌ（第一圧力計６４４から第二圧力計６４５までの距離）を２ｍとしているが、これに限定されるものではない。
バルブ６４２は、第一管部６４１ａの入口側（給液管部６３側）に設けられている。バルブ６４２は、後述する流量制御部７１ｂによる制御に基づいて、測定管部６４１を流れる泥水の流量を調整することが可能となっている。本実施形態では、バルブ６４２として、精密な流量制御が可能なバルブ（例えば電動比例制御バルブ）を用いる。
流量計６４３は、第一管部６４１ａの中間部（バルブ６４２と第一圧力計６４４との間）に設けられている。流量計６４３は、測定管部６４１を流れる泥水の流量を測定するよう構成されている。本実施形態では、流量計６４３として、管外から流量測定が可能な流量計（例えば電磁流量計）を用いる。
なお、流量計６４３は、第二管部６４１ｂや第三管部６４１ｃに設けられていてもよい。
流量計６４３は、第一管部６４１ａの中間部（バルブ６４２と第一圧力計６４４との間）に設けられている。流量計６４３は、測定管部６４１を流れる泥水の流量を測定するよう構成されている。本実施形態では、流量計６４３として、管外から流量測定が可能な流量計（例えば電磁流量計）を用いる。
なお、流量計６４３は、第二管部６４１ｂや第三管部６４１ｃに設けられていてもよい。
洗浄ポンプ６５は、清水槽６５ａ内の水（洗浄水）を、洗浄水管６５ｂを介して測定器６４へ送り込むよう構成されている。これにより、測定器６４の内部、具体的には測定管部６４１の管内を洗浄できるようになっている。
洗浄水管６５ｂは、第一管部６４１ａの中間部（バルブ６４２と流量計６４３との間）から枝分かれして、清水槽６５ａ内の洗浄ポンプ６５まで続いている。洗浄水管６５ｂの出口側（測定器６４側）には、バルブ６５ｂ１が設けられている。このバルブ６５ｂ１は、後述する洗浄制御部７１ｅによる制御に基づいて、開閉するよう構成されている。
測定器６４の測定対象は泥水であるので、測定器６４の流路（測定管部６４１の管内）に砂分やシルト粘土分等が蓄積して測定結果に影響するおそれがある。よって、本実施形態では、タイマー設定により定期的に洗浄水を通して測定器６４の流路を洗浄する洗浄工程を設けて、測定器６４の流路に砂分やシルト粘土分等が蓄積することを防止している。
洗浄水管６５ｂは、第一管部６４１ａの中間部（バルブ６４２と流量計６４３との間）から枝分かれして、清水槽６５ａ内の洗浄ポンプ６５まで続いている。洗浄水管６５ｂの出口側（測定器６４側）には、バルブ６５ｂ１が設けられている。このバルブ６５ｂ１は、後述する洗浄制御部７１ｅによる制御に基づいて、開閉するよう構成されている。
測定器６４の測定対象は泥水であるので、測定器６４の流路（測定管部６４１の管内）に砂分やシルト粘土分等が蓄積して測定結果に影響するおそれがある。よって、本実施形態では、タイマー設定により定期的に洗浄水を通して測定器６４の流路を洗浄する洗浄工程を設けて、測定器６４の流路に砂分やシルト粘土分等が蓄積することを防止している。
排液管部６６は、背圧調整筒６６１と、測定器６４の出口（第三管部６４１ｃ）から背圧調整筒６６１へと続く第一排液管６６２と、背圧調整筒６６１から調整槽２２へと続く第二排液管６６３と、背圧調整筒６６１内の泥水の温度を測定する温度センサ６６４と、を備えている。排液管部６６に背圧調整筒６６１を設けることによって、測定管部６４１（細管部）に一定の背圧がかかるので、測定管部６４１の管内（細管内部）が陰圧になることを防止可能となっている。
サンプリング管部６７は、第三管部６４１ｃの中間部から枝分かれし、先端が吐出口になっている。
サンプリング管部６７は、第三管部６４１ｃの中間部から枝分かれし、先端が吐出口になっている。
制御部７は、図３に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７１と、図示しないＲＡＭ（Random Access Memory）と、記憶部７２と、を備えている。
ＣＰＵ７１は、記憶部７２に記憶されている各種プログラムを読み出してＲＡＭ内に展開し、展開されたプログラムに従って各種処理を実行し、泥水特性測定装置２００各部の動作を集中制御するようになっている。
記憶部７２は、不揮発性の半導体メモリーやハードディスク等により構成されている。記憶部７２は、ＣＰＵ７１が実行する各種プログラム等を記憶している。
ＣＰＵ７１は、記憶部７２に記憶されている各種プログラムを読み出してＲＡＭ内に展開し、展開されたプログラムに従って各種処理を実行し、泥水特性測定装置２００各部の動作を集中制御するようになっている。
記憶部７２は、不揮発性の半導体メモリーやハードディスク等により構成されている。記憶部７２は、ＣＰＵ７１が実行する各種プログラム等を記憶している。
ＣＰＵ７１は、機能毎に、差圧演算部７１ａと、流量制御部７１ｂと、降伏値演算部７１ｃと、粘性演算部７１ｄと、洗浄制御部７１ｅと、に分かれている。
差圧演算部７１ａは、第一圧力計６４４が測定した上流側圧力値及び第二圧力計６４５が測定した下流側圧力値を取得して、差圧（上流側圧力値と下流側圧力値の差分）を算出する。
差圧演算部７１ａは、第一圧力計６４４が測定した上流側圧力値及び第二圧力計６４５が測定した下流側圧力値を取得して、差圧（上流側圧力値と下流側圧力値の差分）を算出する。
流量制御部７１ｂは、流量計６４３が測定した泥水の流量を取得する。また、流量制御
部７１ｂは、測定管部６４１を流れる泥水の流量が所定の設定流量となるように、給液ポンプ６１及びバルブ６４２の動作を制御する。
本実施形態では、設定流量として、第一設定流量、第二設定流量、第三設定流量、第四設定流量の４つが設けられている。また、本実施形態では、測定管部６４１の管内での乱流域による影響を考慮し、測定管部６４１の管内径と設定流量の組合せを、層流域となるような組合せとしている。具体的には、現場施工で想定される泥水（安定液）性状を考慮したラボテストを実施し、測定管部６４１の管内径が１３Ａである場合、設定流量が２～１４Ｌ／ｍｉｎであれば、層流域となることを確認した。よって、本実施形態では、第一設定流量を２．００Ｌ／ｍｉｎとし、第二設定流量を６．００Ｌ／ｍｉｎとし、第三設定流量を１０．００Ｌ／ｍｉｎとし、第四設定流量を１４．００Ｌ／ｍｉｎとする。なお、第一～第四設定流量は、これに限られるものではなく、測定管部６４１を流れる泥水が層流を形成する流量（例えばレイノルズ数＜２０００以下となる流量）であればよい。
部７１ｂは、測定管部６４１を流れる泥水の流量が所定の設定流量となるように、給液ポンプ６１及びバルブ６４２の動作を制御する。
本実施形態では、設定流量として、第一設定流量、第二設定流量、第三設定流量、第四設定流量の４つが設けられている。また、本実施形態では、測定管部６４１の管内での乱流域による影響を考慮し、測定管部６４１の管内径と設定流量の組合せを、層流域となるような組合せとしている。具体的には、現場施工で想定される泥水（安定液）性状を考慮したラボテストを実施し、測定管部６４１の管内径が１３Ａである場合、設定流量が２～１４Ｌ／ｍｉｎであれば、層流域となることを確認した。よって、本実施形態では、第一設定流量を２．００Ｌ／ｍｉｎとし、第二設定流量を６．００Ｌ／ｍｉｎとし、第三設定流量を１０．００Ｌ／ｍｉｎとし、第四設定流量を１４．００Ｌ／ｍｉｎとする。なお、第一～第四設定流量は、これに限られるものではなく、測定管部６４１を流れる泥水が層流を形成する流量（例えばレイノルズ数＜２０００以下となる流量）であればよい。
また、本実施形態では、流量の微量な変化や脈動が最終の測定結果（見掛粘度や換算ファンネル粘度）に影響を与えないよう、バルブ６４２として、精密な流量制御が可能なバルブ（例えば電動比例制御バルブ）を用いるとともに、流量計６４３として、管内での流量や圧力に影響を与えないよう、管外から流量測定が可能な流量計（例えば電磁流量計）を用いる。そして、流量制御部７１ｂは、リアルタイムで流量を監視しながらフィードバック制御を行って、誤差±０．０１Ｌ／ｍｉｎ以内の精度で流量をコントロールするよう構成されている。
降伏値演算部７１ｃは、測定管部６４１を流れる泥水の流量が第一設定流量である場合のずり速度及びずり応力と、第二設定流量である場合のずり速度及びすり応力と、第三設定流量である場合のずり速度及びずり応力と、第四設定流量である場合のずり速度及びすり応力と、を算出する。
ずり速度γは、流量及び測定管部６４１の断面積（細管内の断面積）から算出することができる。具体的には、ずり速度γは、下記式（２）を用いて算出することができる。
γ＝（４Ｑ）／（π×Ｒ3）・・・（２）
ただし、Ｑ：流量（ｍ3／ｓｅｃ）、Ｒ：管内半径（ｍ）
ずり速度γは、流量及び測定管部６４１の断面積（細管内の断面積）から算出することができる。具体的には、ずり速度γは、下記式（２）を用いて算出することができる。
γ＝（４Ｑ）／（π×Ｒ3）・・・（２）
ただし、Ｑ：流量（ｍ3／ｓｅｃ）、Ｒ：管内半径（ｍ）
また、ずり応力ｆは、式（２）を用いて算出したずり速度γ及びポアズイユ式によって算出した粘度ηから算出することができる。具体的には、ずり応力ｆは、下記式（３）を用いて算出することができる。
ｆ=γ×η・・・（３）
粘度ηは、測定管部６４１の寸法（管内半径や管長）、差圧、及び流量からポアズイユ式によって算出することができる。具体的には、粘度ηは、下記式（４）を用いて算出することができる。
η＝（（π×Ｒ4）／８Ｌ）×（ΔＰ／Ｑ）・・・（４）
ただし、Ｒ：管内半径（ｍ）、Ｌ：管長（ｍ）、ΔＰ：差圧（Ｐａ）、Ｑ：流量（ｍ3／ｓｅｃ）
したがって、ずり応力ｆは、下記式（５）を用いて表すことができる。
ｆ＝（Ｒ×ΔＰ）／（２Ｌ）・・・（５）
ただし、Ｒ：管内半径（ｍ）、ΔＰ：差圧、Ｌ：管長（ｍ）
ｆ=γ×η・・・（３）
粘度ηは、測定管部６４１の寸法（管内半径や管長）、差圧、及び流量からポアズイユ式によって算出することができる。具体的には、粘度ηは、下記式（４）を用いて算出することができる。
η＝（（π×Ｒ4）／８Ｌ）×（ΔＰ／Ｑ）・・・（４）
ただし、Ｒ：管内半径（ｍ）、Ｌ：管長（ｍ）、ΔＰ：差圧（Ｐａ）、Ｑ：流量（ｍ3／ｓｅｃ）
したがって、ずり応力ｆは、下記式（５）を用いて表すことができる。
ｆ＝（Ｒ×ΔＰ）／（２Ｌ）・・・（５）
ただし、Ｒ：管内半径（ｍ）、ΔＰ：差圧、Ｌ：管長（ｍ）
そして、降伏値演算部７１ｃは、図４に示すように、算出した各流量におけるずり速度及びずり応力に基づいて、測定管部６４１を流れる泥水のずり速度とずり応力の関係を示す関係式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）を算出する。具体的には、図４は、横軸をずり速度、縦軸をずり応力として、各流量における算出データ（ずり速度，ずり応力）をそれぞれプロットした図である。図４に示すように、ずり速度とずり応力との間には直線的な関係があるので、この関係式を表す一次関数（ｙ＝ａｘ＋ｂ）を最小二乗法によって求める。すなわち、
４点の算出データ（ずり速度，ずり応力）を結ぶ流動曲線を直線（ｙ＝ａｘ＋ｂ）で近似する式を最小二乗法によって求める。
その後、降伏値演算部７１ｃは、算出した関係式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）におけるｘに「０」を代入した時のｙ値を、測定管部６４１を流れる泥水の降伏値（イールドバリュー）として算出する。すなわち、算出した関係式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）におけるｙ切片（ｂ）の値が、測定管部６４１を流れる泥水の降伏値となる。また、算出した関係式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）における係数ａ，ｂは、粘性演算部７１ｄが測定管部６４１を流れる泥水のファンネル粘度を算出する際に使用される。
４点の算出データ（ずり速度，ずり応力）を結ぶ流動曲線を直線（ｙ＝ａｘ＋ｂ）で近似する式を最小二乗法によって求める。
その後、降伏値演算部７１ｃは、算出した関係式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）におけるｘに「０」を代入した時のｙ値を、測定管部６４１を流れる泥水の降伏値（イールドバリュー）として算出する。すなわち、算出した関係式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）におけるｙ切片（ｂ）の値が、測定管部６４１を流れる泥水の降伏値となる。また、算出した関係式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）における係数ａ，ｂは、粘性演算部７１ｄが測定管部６４１を流れる泥水のファンネル粘度を算出する際に使用される。
粘性演算部７１ｄは、降伏値演算部７１ｃによって算出された関係式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）と、記憶部７２に予め記憶されている関係式（ｙ＝Ａｘ3＋Ｂｘ2＋Ｃｘ＋Ｄ）と、に基づいて測定管部６４１を流れる泥水のファンネル粘度（換算ファンネル粘度）を算出する。
記憶部７２には、例えば図５（ａ）（ｂ）に示すような、複数種類の泥水を用いて計測した各泥水における実測データ（面積，ファンネル粘度）と、これらの実測データから求めた関係式（ｙ＝Ａｘ3＋Ｂｘ2＋Ｃｘ＋Ｄ）と、が予め記憶されている。
記憶部７２には、例えば図５（ａ）（ｂ）に示すような、複数種類の泥水を用いて計測した各泥水における実測データ（面積，ファンネル粘度）と、これらの実測データから求めた関係式（ｙ＝Ａｘ3＋Ｂｘ2＋Ｃｘ＋Ｄ）と、が予め記憶されている。
具体的には、性状等が異なる複数種類の泥水を用意し、測定器６４（細管粘度計）の差圧から直線回帰により流動曲線（ｙ＝ａｘ＋ｂ）を求め、流量ゼロから最大流量（ここでは第四設定流量（１４Ｌ／ｍｉｎ））に相当するずり速度までの積分値（面積）を算出するとともに、ファンネル粘度計を用いて実測ファンネル粘度を計測した。また、水のファンネル粘度を１８．５秒と設定した。そして、図５（ａ）に示すように、泥水の積分値（面積）と、当該泥水の実測ファンネル粘度と、を対応付けた実測データ（面積，ファンネル粘度）を作成した。このようにして作成された実測データが、予め記憶部７２に格納されている。
ここで、流量ゼロから最大流量に相当するずり速度までの積分値（面積）ｘは、下記式（６）を用いて表すことができる。
ｘ＝ｂ×ｑ＋（ａ×ｑ2）×０．５・・・（６）
ただし、ａ及びｂは、流動曲線（ｙ＝ａｘ＋ｂ）の係数ａ，ｂであり、ｑは、最大流量（１４Ｌ／ｍｉｎ）を設定した時に実測された最大流量（流量計６４３によって測定された最大流量）である。
本実施形態では、計算を簡単にするため、式（６）に示すように、ずり速度に替えて流量ｑ（Ｌ／ｍｉｎ）を採用した。流量ｑからずり速度は線形計算で求められるため、ずり速度に替えて流量ｑを採用しても、ファンネル粘度計算式の係数とも線形の関係にあることより、換算式の係数が異なるのみで本質的な差違はなくなる。式（６）を用いて算出される積分値は、流動曲線を示す直線（ｙ＝ａｘ＋ｂ）とｘ軸とｙ軸とで囲まれた台形の面積に相当する。
ｘ＝ｂ×ｑ＋（ａ×ｑ2）×０．５・・・（６）
ただし、ａ及びｂは、流動曲線（ｙ＝ａｘ＋ｂ）の係数ａ，ｂであり、ｑは、最大流量（１４Ｌ／ｍｉｎ）を設定した時に実測された最大流量（流量計６４３によって測定された最大流量）である。
本実施形態では、計算を簡単にするため、式（６）に示すように、ずり速度に替えて流量ｑ（Ｌ／ｍｉｎ）を採用した。流量ｑからずり速度は線形計算で求められるため、ずり速度に替えて流量ｑを採用しても、ファンネル粘度計算式の係数とも線形の関係にあることより、換算式の係数が異なるのみで本質的な差違はなくなる。式（６）を用いて算出される積分値は、流動曲線を示す直線（ｙ＝ａｘ＋ｂ）とｘ軸とｙ軸とで囲まれた台形の面積に相当する。
さらに、図５（ｂ）に示すように、計測した各泥水における面積及びファンネル粘度に基づいて、泥水の面積とファンネル粘度の関係を示す関係式（ｙ＝Ａｘ3＋Ｂｘ2＋Ｃｘ＋Ｄ）を算出した。具体的には、図５（ｂ）は、横軸を面積、縦軸をファンネル粘度として、各泥水における実測データ（面積，ファンネル粘度）をそれぞれプロットした図である。図５（ｂ）に示すように、面積とファンネル粘度の関係は三次関数で近似できるので、この関係式を表す三次関数（ｙ＝Ａｘ3＋Ｂｘ2＋Ｃｘ＋Ｄ）を最小二乗法によって求めた。このようにして求めた関係式が、予め記憶部７２に格納されている。
そして、粘性演算部７１ｄは、予め記憶部７２に記憶されている関係式（ｙ＝Ａｘ3＋Ｂｘ2＋Ｃｘ＋Ｄ）と、降伏値演算部７１ｃによって算出された関係式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）と、に基づいて測定管部６４１を流れる泥水のファンネル粘度を算出する。具体的には、粘性演算部７１ｄは、まず、降伏値演算部７１ｃによって算出された関係式（ｙ＝ａｘ＋
ｂ）から係数ａ，ｂを抽出し、式（６）を用いて、測定管部６４１を流れる泥水の面積ｘ、すなわち流量ゼロから最大流量（ここでは第四設定流量（１４Ｌ／ｍｉｎ））に相当するずり速度までの積分値（面積）を算出する。次いで、記憶部７２に予め記憶されている関係式（ｙ＝Ａｘ3＋Ｂｘ2＋Ｃｘ＋Ｄ、具体的には例えばｙ＝１７．９８２４＋０．０６８７４２７ｘ－０．０００１６６９０７ｘ2＋１．７９３０６×10-7ｘ3）におけるｘに、当該算出した面積ｘを代入した時のｙ値を、測定管部６４１を流れる泥水のファンネル粘度（換算ファンネル粘度）として算出する。
ｂ）から係数ａ，ｂを抽出し、式（６）を用いて、測定管部６４１を流れる泥水の面積ｘ、すなわち流量ゼロから最大流量（ここでは第四設定流量（１４Ｌ／ｍｉｎ））に相当するずり速度までの積分値（面積）を算出する。次いで、記憶部７２に予め記憶されている関係式（ｙ＝Ａｘ3＋Ｂｘ2＋Ｃｘ＋Ｄ、具体的には例えばｙ＝１７．９８２４＋０．０６８７４２７ｘ－０．０００１６６９０７ｘ2＋１．７９３０６×10-7ｘ3）におけるｘに、当該算出した面積ｘを代入した時のｙ値を、測定管部６４１を流れる泥水のファンネル粘度（換算ファンネル粘度）として算出する。
流量制御部７１ｂは、算出した流量を中央制御室５へ送信する。また、差圧演算部７１ａは、第一圧力計６４４から取得した上流側圧力値と、第二圧力計６４５から取得した下流側圧力値と、これらから算出した差圧と、を中央制御室５へ送信する。また、降伏値演算部７１ｃは、算出したずり速度、ずり応力、及び見掛粘度（粘度η）を中央制御室５へ送信する。これにより、図６に示すように、流量制御部７１ｂ、差圧演算部７１ａ、降伏値演算部７１ｃから送信された情報が、中央制御室５の表示部５１にリアルタイムで表示される。
また、降伏値演算部７１ｃは、各流量における算出データ（ずり速度，ずり応力）と、算出した関係式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）と、測定結果（降伏値）と、を中央制御室５へ送信する。これにより、測定結果（降伏値）とともに、図４に示すようなグラフが中央制御室５の表示部５１にリアルタイムで表示される。
また、粘性演算部７１ｄは、測定結果（ファンネル粘度）を中央制御室５へ送信する。これにより、測定結果（ファンネル粘度）が中央制御室５の表示部５１にリアルタイムで表示される。あるいは、粘性演算部７１ｄは、記憶部７２に予め記憶されている実測データ（面積，ファンネル粘度）及び関係式（ｙ＝Ａｘ3＋Ｂｘ2＋Ｃｘ＋Ｄ）と、測定結果（ファンネル粘度）と、を中央制御室５へ送信するようにしてもよい。これにより、測定結果（ファンネル粘度）とともに、図５（ｂ）に示すようなグラフが中央制御室５の表示部５１にリアルタイムで表示される。
また、粘性演算部７１ｄは、測定結果（ファンネル粘度）を中央制御室５へ送信する。これにより、測定結果（ファンネル粘度）が中央制御室５の表示部５１にリアルタイムで表示される。あるいは、粘性演算部７１ｄは、記憶部７２に予め記憶されている実測データ（面積，ファンネル粘度）及び関係式（ｙ＝Ａｘ3＋Ｂｘ2＋Ｃｘ＋Ｄ）と、測定結果（ファンネル粘度）と、を中央制御室５へ送信するようにしてもよい。これにより、測定結果（ファンネル粘度）とともに、図５（ｂ）に示すようなグラフが中央制御室５の表示部５１にリアルタイムで表示される。
洗浄制御部７１ｅは、洗浄ポンプ６５の動作を制御して、定期的に清水槽６５ａ内の水（洗浄水）を測定管部６４１へ流し込むようになっている。また、洗浄制御部７１ｅは、バルブ６５ｂ１を制御して、例えば、洗浄開始時（洗浄ポンプ６５の稼働開始前）にバルブ６５ｂ１を閉状態から開状態に切り替え、洗浄終了時（洗浄ポンプ６５の稼働終了後）にバルブ６５ｂ１を開状態から閉状態に切り替えるようになっている。
（泥水特性測定処理）
図７（ａ）は、泥水特性測定装置２００が実行する泥水特性測定処理の一例を示すフローチャートであり、図７（ｂ）は、変数Ｎに対応する設定流量の一例を示す図である。
図７（ａ）に示すように、泥水特性測定装置２００のＣＰＵ７１は、まず、変数Ｎに初期値「４」を設定する（ステップＳ１）。
次いで、ＣＰＵ７１（流量制御部７１ｂ）は、バルブ６４２を閉状態から開状態へと切り替えた後、給液ポンプ６１及びバルブ６４２を制御して、測定管部６４１を流れる泥水の流量を、変数Ｎに対応する設定流量に調整する（ステップＳ２）。具体的には、図７（ｂ）に示すように、例えば、変数Ｎが初期値「４」である場合には、測定管部６４１を流れる泥水の流量が第四設定流量である１４．００Ｌ／ｍｉｎとなるように、給液ポンプ６１及びバルブ６４２の動作を制御する。また、例えば、変数Ｎが「２」である場合には、測定管部６４１を流れる泥水の流量が第二設定流量である６．００Ｌ／ｍｉｎとなるように、給液ポンプ６１及びバルブ６４２の動作を制御する。
図７（ａ）は、泥水特性測定装置２００が実行する泥水特性測定処理の一例を示すフローチャートであり、図７（ｂ）は、変数Ｎに対応する設定流量の一例を示す図である。
図７（ａ）に示すように、泥水特性測定装置２００のＣＰＵ７１は、まず、変数Ｎに初期値「４」を設定する（ステップＳ１）。
次いで、ＣＰＵ７１（流量制御部７１ｂ）は、バルブ６４２を閉状態から開状態へと切り替えた後、給液ポンプ６１及びバルブ６４２を制御して、測定管部６４１を流れる泥水の流量を、変数Ｎに対応する設定流量に調整する（ステップＳ２）。具体的には、図７（ｂ）に示すように、例えば、変数Ｎが初期値「４」である場合には、測定管部６４１を流れる泥水の流量が第四設定流量である１４．００Ｌ／ｍｉｎとなるように、給液ポンプ６１及びバルブ６４２の動作を制御する。また、例えば、変数Ｎが「２」である場合には、測定管部６４１を流れる泥水の流量が第二設定流量である６．００Ｌ／ｍｉｎとなるように、給液ポンプ６１及びバルブ６４２の動作を制御する。
次いで、ＣＰＵ７１は流量安定待ち時間（例えば１分）を設定して、流量安定待ち時間が経過したか否か判断する（ステップＳ３）。流量安定待ち時間が経過すると（ステップ
Ｓ３；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ７１は、測定時間（例えば２分）を設定して、測定時間が経過したか否か判断する（ステップＳ４）。測定時間が経過すると（ステップＳ４）、ＣＰＵ７１（流量制御部７１ｂ）は、バルブ６４２を開状態から閉状態へと切り替える。
そして、ＣＰＵ７１（差圧演算部７１ａ）は、測定時間の間に第一圧力計６４４及び第二圧力計６４５によって測定された圧力値から、差圧を算出する（ステップＳ５）。
次いで、ＣＰＵ７１（降伏値演算部７１ｃ）は、ステップＳ５で算出した差圧等に基づいて、ずり速度及びずり応力を算出する（ステップＳ６）。
Ｓ３；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ７１は、測定時間（例えば２分）を設定して、測定時間が経過したか否か判断する（ステップＳ４）。測定時間が経過すると（ステップＳ４）、ＣＰＵ７１（流量制御部７１ｂ）は、バルブ６４２を開状態から閉状態へと切り替える。
そして、ＣＰＵ７１（差圧演算部７１ａ）は、測定時間の間に第一圧力計６４４及び第二圧力計６４５によって測定された圧力値から、差圧を算出する（ステップＳ５）。
次いで、ＣＰＵ７１（降伏値演算部７１ｃ）は、ステップＳ５で算出した差圧等に基づいて、ずり速度及びずり応力を算出する（ステップＳ６）。
次いで、ＣＰＵ７１は、変数Ｎを－１更新して（ステップＳ７）、変数Ｎが０であるか否か判断し（ステップＳ８）、変数Ｎが０でない場合（ステップＳ８；Ｎｏ）には、次回測定待ち時間（例えば３０秒後）を設定し、次回測定待ち時間が経過すると、ステップＳ２の処理へ移行する。
また、変数Ｎが０である場合（ステップＳ８；Ｙｅｓ）には、ＣＰＵ７１（降伏値演算部７１ｃ）は、変数Ｎが「４」である場合にステップＳ６で算出されたずり速度及びずり応力と、変数Ｎが「３」である場合にステップＳ６で算出されたずり速度及びずり応力と、変数Ｎが「２」である場合にステップＳ６で算出されたずり速度及びずり応力と、変数Ｎが「１」である場合にステップＳ６で算出されたずり速度及びずり応力と、に基づいて測定管部６４１を流れる泥水のずり速度とずり応力の関係を示す関係式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）を求め、当該求めた関係式から泥水の降伏値（イールドバリュー）を算出する（ステップＳ９）。
また、変数Ｎが０である場合（ステップＳ８；Ｙｅｓ）には、ＣＰＵ７１（降伏値演算部７１ｃ）は、変数Ｎが「４」である場合にステップＳ６で算出されたずり速度及びずり応力と、変数Ｎが「３」である場合にステップＳ６で算出されたずり速度及びずり応力と、変数Ｎが「２」である場合にステップＳ６で算出されたずり速度及びずり応力と、変数Ｎが「１」である場合にステップＳ６で算出されたずり速度及びずり応力と、に基づいて測定管部６４１を流れる泥水のずり速度とずり応力の関係を示す関係式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）を求め、当該求めた関係式から泥水の降伏値（イールドバリュー）を算出する（ステップＳ９）。
次いで、ＣＰＵ７１（粘性演算部７１ｄ）は、ステップＳ１０で求めた関係式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）から係数ａ，ｂを抽出し、式（６）を用いて、測定管部６４１を流れる泥水の面積ｘを算出し、この算出した面積ｘを、記憶部７２に予め記憶されている関係式（例えば図５（ｂ）に示す三次関数（具体的にはｙ＝１７．９８２４＋０．０６８７４２７ｘ－０．０００１６６９０７ｘ2＋１．７９３０６×10-7ｘ3）に代入して、ファンネル粘度を算出する（ステップＳ１０）。
この泥水特性測定処理を連続的に行うことによって、泥水の特性（降伏値やファンネル粘度）をリアルタイムで測定することができる。
この泥水特性測定処理を連続的に行うことによって、泥水の特性（降伏値やファンネル粘度）をリアルタイムで測定することができる。
なお、泥水特性測定処理においては、例えば変数Ｎが０であると判断した場合（ステップＳ８；Ｙｅｓ）の後に、測定管部６４１の管内を洗浄するようにしてもよい。この場合、ＣＰＵ７１（洗浄制御部７１ｅ）が、洗浄ポンプ６５等を制御して、測定管部６４１の管内を洗浄することとなる。具体的には、バルブ６４２が閉状態となるまで待機するバルブ閉待ち時間（例えば１０秒）を設定し、バルブ閉待ち時間が経過すると、バルブ６５ｂ１を閉状態から開状態へと切り替える。そして、洗浄ポンプ６５の稼働を開始するとともに洗浄時間（例えば１０秒）を設定し、洗浄時間が経過すると、洗浄ポンプ６５の稼働を終了して、バルブ６５ｂ１を開状態から閉状態へと切り替える。
また、泥水特性測定装置２００では、泥水特性測定処理の繰り返し回数を設定することも可能であるし、泥水特性測定処理を繰り返して実行する場合に泥水特性測定処理を終了してから次の泥水特性測定処理を開始するまでの待機時間を設定することも可能である。
また、泥水特性測定装置２００では、泥水特性測定処理の繰り返し回数を設定することも可能であるし、泥水特性測定処理を繰り返して実行する場合に泥水特性測定処理を終了してから次の泥水特性測定処理を開始するまでの待機時間を設定することも可能である。
〔３．効果〕
以上説明してきた本実施形態に係る泥水特性測定装置２００によれば、測定管部６４１を流れる泥水の流量を所定の設定流量に調整する流量調整手段（給液ポンプ６１、バルブ６４２、流量制御部７１ｂ）と、測定管部６４１を流れる泥水の差圧を測定する差圧測定手段（第一圧力計６４４、第二圧力計６４５、差圧演算部７１ａ）と、測定管部６４１を流れる泥水のずり速度及びずり応力を算出する第一算出手段（降伏値演算部７１ｃ）と、測定管部６４１を流れる泥水の降伏値（イールドバリュー）を算出する第二算出手段（降伏値演算部７１ｃ）と、を備えている。そして、前記設定流量は、複数設けられており、
第一算出手段は、複数の設定流量それぞれに対応するずり速度及びずり応力を、差圧測定手段によって測定された差圧に基づいて算出し、第二算出手段は、第一算出手段によって算出された複数の設定流量それぞれに対応するずり速度及び前記ずり応力に基づいて、降伏値を算出するよう構成されている。
すなわち、実測値（測定管部６４１を流れる泥水の差圧）に基づいて、測定管部６４１を流れる泥水のずり速度及びずり応力を算出し、当該算出結果に基づいて降伏値を算出するので、泥水の性状を考慮した降伏値の測定を行うことができる。したがって、泥水の性状にかかわらず泥水の特性（降伏値）をリアルタイムで正確に測定することができるので、例えば、泥水の性状が急変した場合でも、泥水の特性（降伏値）をリアルタイムで正確に測定することが可能となる。
なお、本実施形態では、設定流量として、４つの設定流量（２．００Ｌ／ｍｉｎ（第一設定流量）、６．００Ｌ／ｍｉｎ（第二設定流量）、１０．００Ｌ／ｍｉｎ（第三設定流量）、１４．００Ｌ／ｍｉｎ（第四設定流量））を設けたが、これに限られるものではない。設定流量は、測定管部６４１を流れる泥水が層流を形成する流量（例えばレイノルズ数＜２０００以下となる流量。すなわち２～１４Ｌ／ｍｉｎ）であればよい。また、設定流量の数も複数であれば、３つ以下であってもよいし、５つ以上であってもよい。
以上説明してきた本実施形態に係る泥水特性測定装置２００によれば、測定管部６４１を流れる泥水の流量を所定の設定流量に調整する流量調整手段（給液ポンプ６１、バルブ６４２、流量制御部７１ｂ）と、測定管部６４１を流れる泥水の差圧を測定する差圧測定手段（第一圧力計６４４、第二圧力計６４５、差圧演算部７１ａ）と、測定管部６４１を流れる泥水のずり速度及びずり応力を算出する第一算出手段（降伏値演算部７１ｃ）と、測定管部６４１を流れる泥水の降伏値（イールドバリュー）を算出する第二算出手段（降伏値演算部７１ｃ）と、を備えている。そして、前記設定流量は、複数設けられており、
第一算出手段は、複数の設定流量それぞれに対応するずり速度及びずり応力を、差圧測定手段によって測定された差圧に基づいて算出し、第二算出手段は、第一算出手段によって算出された複数の設定流量それぞれに対応するずり速度及び前記ずり応力に基づいて、降伏値を算出するよう構成されている。
すなわち、実測値（測定管部６４１を流れる泥水の差圧）に基づいて、測定管部６４１を流れる泥水のずり速度及びずり応力を算出し、当該算出結果に基づいて降伏値を算出するので、泥水の性状を考慮した降伏値の測定を行うことができる。したがって、泥水の性状にかかわらず泥水の特性（降伏値）をリアルタイムで正確に測定することができるので、例えば、泥水の性状が急変した場合でも、泥水の特性（降伏値）をリアルタイムで正確に測定することが可能となる。
なお、本実施形態では、設定流量として、４つの設定流量（２．００Ｌ／ｍｉｎ（第一設定流量）、６．００Ｌ／ｍｉｎ（第二設定流量）、１０．００Ｌ／ｍｉｎ（第三設定流量）、１４．００Ｌ／ｍｉｎ（第四設定流量））を設けたが、これに限られるものではない。設定流量は、測定管部６４１を流れる泥水が層流を形成する流量（例えばレイノルズ数＜２０００以下となる流量。すなわち２～１４Ｌ／ｍｉｎ）であればよい。また、設定流量の数も複数であれば、３つ以下であってもよいし、５つ以上であってもよい。
また、本実施形態に係る泥水特性測定装置２００によれば、泥水の流動曲線と粘性の関係を示す相関式（関係式（ｙ＝Ａｘ3＋Ｂｘ2＋Ｃｘ＋Ｄ））を予め記憶する記憶手段（記憶部７２）と、測定管部６４１を流れる泥水の粘性（ファンネル粘度）を算出する粘性算出手段（粘性演算部７１ｄ）と、を備えている。そして、記憶手段に記憶されている相関式は、性状が異なる複数種類の泥水を用いて求めた式であり、第二算出手段（降伏値演算部７１ｃ）は、第一算出手段（降伏値演算部７１ｃ）によって算出された複数の設定流量それぞれに対応するずり速度及びずり応力に基づいて流動曲線（ｙ＝ａｘ＋ｂ）を取得し、当該取得した流動曲線から降伏値を算出し、粘性算出手段は、記憶手段に記憶されている相関式と、第二算出手段によって取得された流動曲線（具体的には、第二算出手段によって取得された流動曲線を示す直線とｘ軸とｙ軸とで囲まれた台形の面積）と、に基づいて測定管部６４１を流れる泥水の粘性（ファンネル粘度）を算出するよう構成されている。
すなわち、実測値（測定管部６４１を流れる泥水の差圧）に基づいて、測定管部６４１を流れる泥水のずり速度及びずり応力を算出し、当該算出結果に基づいて流動曲線を取得し、実測値（測定管部６４１を流れる泥水の差圧）から求めた流動曲線と、予め求めた相関式と、に基づいて粘性を算出するので、泥水の性状を考慮した粘性（ファンネル粘度）の測定を行うことができる。したがって、泥水の性状にかかわらず泥水の特性（ファンネル粘度）をリアルタイムで正確に測定することができるので、例えば、泥水の性状が急変した場合でも、泥水の特性（ファンネル粘度）をリアルタイムで正確に測定することが可能となる。
すなわち、実測値（測定管部６４１を流れる泥水の差圧）に基づいて、測定管部６４１を流れる泥水のずり速度及びずり応力を算出し、当該算出結果に基づいて流動曲線を取得し、実測値（測定管部６４１を流れる泥水の差圧）から求めた流動曲線と、予め求めた相関式と、に基づいて粘性を算出するので、泥水の性状を考慮した粘性（ファンネル粘度）の測定を行うことができる。したがって、泥水の性状にかかわらず泥水の特性（ファンネル粘度）をリアルタイムで正確に測定することができるので、例えば、泥水の性状が急変した場合でも、泥水の特性（ファンネル粘度）をリアルタイムで正確に測定することが可能となる。
また、本実施形態に係る泥水特性測定装置２００によれば、前記設定流量は、測定管部６４１を流れる泥水が層流を形成する流量であるので、管内抵抗等の影響がなく、泥水の特性（降伏値やファンネル粘度）を正確に測定することができる。
なお、設定流量の数は、第一～第四設定流量の４つに限定されず、複数であれば適宜変更可能である。
なお、設定流量の数は、第一～第四設定流量の４つに限定されず、複数であれば適宜変更可能である。
また、泥水特性測定装置２００の測定対象は、泥水式のシールド掘削機で用いる泥水に限定されず、例えば、地中連続壁工法や場所打ち杭等に用いる泥水（安定液）でもよい。すなわち、泥水特性測定装置２００は、地中連続壁や場所打ち杭等に用いる泥水（安定液）の品質管理にも適用できる。その場合には、泥水式シールド工法の調整槽２２と同様に、地中連続壁や場所打ち杭等で使用する回収槽や良液槽、循環槽など、送泥前の泥水（安定液）の一部を、泥水特性測定装置２００に送るよう構成する。
また、降伏値演算部７１ｃは、算出した各流量におけるずり応力を、例えば後述する図１３に示す補正係数を用いて補正した補正ずり応力と、算出した各流量におけるずり速度と、に基づいて降伏値を算出するようにしてもよい。すなわち、算出した各流量におけるずり速度及び補正ずり応力に基づいて、測定管部６４１を流れる泥水のずり速度とずり応力の関係を示す関係式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）を算出するようにしてもよい。ずり応力を補正することによって、泥水の特性（降伏値、ファンネル粘度）をより正確に測定することが可能となる。
以下に、ずり応力の補正について説明する。
以下に、ずり応力の補正について説明する。
（ずり応力の補正）
測定器６４（細管粘度計）での測定に使用する泥水を、測定器６４での測定時間中にＢ型粘度計とＶＧメーターで計測し、その計測値より流動曲線（実測流動曲線）を求めておく。この段階において、Ｂ型粘度計で計測されるズリ速度の範囲と、ＶＧメーターで計測されるズリ速度の範囲と、の中間のズリ速度領域で流動曲線が直線で近似可能なことが確認した。また、この場合、細管径は１３Ａ、流量は１４Ｌ／ｍｉｎ～２Ｌ／ｍｉｎとなった。また、この流量の範囲では計測中に「細管内で層流であること」という条件とも一致した。
さらに、降伏値演算部７１が算出した各流量におけるずり応力をそれぞれ補正して各流量における補正ずり応力を取得し、当該各流量における補正ずり応力と、降伏値演算部７１が算出したずり速度と、に基づいて関係式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）を求めた。そして、この関係式（すなわち、測定器６４から求められる流動曲線）が、Ｂ型粘度とＶＧメーターの計測値から求められる流動曲線（実測流動曲線）に一致することを確認した。
具体的には、以下に示すとおりである。
測定器６４（細管粘度計）での測定に使用する泥水を、測定器６４での測定時間中にＢ型粘度計とＶＧメーターで計測し、その計測値より流動曲線（実測流動曲線）を求めておく。この段階において、Ｂ型粘度計で計測されるズリ速度の範囲と、ＶＧメーターで計測されるズリ速度の範囲と、の中間のズリ速度領域で流動曲線が直線で近似可能なことが確認した。また、この場合、細管径は１３Ａ、流量は１４Ｌ／ｍｉｎ～２Ｌ／ｍｉｎとなった。また、この流量の範囲では計測中に「細管内で層流であること」という条件とも一致した。
さらに、降伏値演算部７１が算出した各流量におけるずり応力をそれぞれ補正して各流量における補正ずり応力を取得し、当該各流量における補正ずり応力と、降伏値演算部７１が算出したずり速度と、に基づいて関係式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）を求めた。そして、この関係式（すなわち、測定器６４から求められる流動曲線）が、Ｂ型粘度とＶＧメーターの計測値から求められる流動曲線（実測流動曲線）に一致することを確認した。
具体的には、以下に示すとおりである。
＜Ｂ型粘度計を用いた計測＞
まず、Ｂ型粘度計の回転数からずり速度を求める。Ｂ型粘度計では、４種類のローター（１，２，３，４号ローター）を用いて、各回転数（６，１２，３０，６０ｒｐｍ）における粘性（Ｂ型粘度）を計測する。また、各回転数に図８（ａ）に示す換算係数を乗ずることで、各回転数におけるずり速度を求める。図８（ｂ）に、各条件に応じたずり速度を示す。
まず、Ｂ型粘度計の回転数からずり速度を求める。Ｂ型粘度計では、４種類のローター（１，２，３，４号ローター）を用いて、各回転数（６，１２，３０，６０ｒｐｍ）における粘性（Ｂ型粘度）を計測する。また、各回転数に図８（ａ）に示す換算係数を乗ずることで、各回転数におけるずり速度を求める。図８（ｂ）に、各条件に応じたずり速度を示す。
次いで、各回転数における粘性（Ｂ型粘度）と、各回転数におけるずり速度と、に基づいて各回転数におけるずり応力を求める。
６０ｒｐｍにおけるＢ型粘度の値Ｎ６０（ｍＰａ ｓ）は、下記式（７）で表すことができる。また、３０ｒｐｍにおけるＢ型粘度の値Ｎ３０（ｍＰａ ｓ）は、下記式（８）で表すことができる。
Ｎ６０＝ｙ（Ａ６０）／ｘ（Ａ０）・・・（７）
Ｎ３０＝ｙ（Ｂ３０）／ｘ（Ｂ０）・・・（８）
ただし、ｙ（Ａ６０）は６０ｒｐｍにおけるずり応力であり、ｘ（Ａ０）は６０ｒｐｍにおけるずり速度である。また、ｙ（Ｂ３０）は３０ｒｐｍにおけるずり応力であり、ｘ（Ｂ０）は３０ｒｐｍにおけるずり速度である。
６０ｒｐｍにおけるＢ型粘度の値Ｎ６０（ｍＰａ ｓ）は、下記式（７）で表すことができる。また、３０ｒｐｍにおけるＢ型粘度の値Ｎ３０（ｍＰａ ｓ）は、下記式（８）で表すことができる。
Ｎ６０＝ｙ（Ａ６０）／ｘ（Ａ０）・・・（７）
Ｎ３０＝ｙ（Ｂ３０）／ｘ（Ｂ０）・・・（８）
ただし、ｙ（Ａ６０）は６０ｒｐｍにおけるずり応力であり、ｘ（Ａ０）は６０ｒｐｍにおけるずり速度である。また、ｙ（Ｂ３０）は３０ｒｐｍにおけるずり応力であり、ｘ（Ｂ０）は３０ｒｐｍにおけるずり速度である。
すなわち、６０ｒｐｍにおけるＢ型粘度に、６０ｒｐｍにおけるずり速度をかければ、６０ｒｐｍにおけるずり応力を求めることができる。また、３０ｒｐｍにおけるＢ型粘度に、３０ｒｐｍにおけるずり速度をかければ、３０ｒｐｍにおけるずり応力を求めることができる。１２ｒｐｍにおけるずり応力、及び６ｒｐｍにおけるずり応力も同様にして求めることができる。なお、ずり速度は前述したようにローター番号と回転数により定まる定数である。
次いで、流動曲線を求める。ずり速度をｘ軸に、ずり応力をｙ軸にプロットし、最小二乗法により近似曲線を求めることで、例えば図９に示す流動曲線を描くことができる。ここでは、ｙ＝ａ＋ｂ・ｘ1/2で示されるｍｏｄｆｉｅｄ ｐｏｗｅｒ Ｌａｗモデルで近似式を表した。この流動曲線の勾配と、ずり速度がゼロの値への外挿値からファンネル粘度では感知できない泥水の劣化が早期に判明する。
＜ＶＧメーターを用いた計測＞
次に、ＶＧメーターの計測値からずり速度とずり応力を求める。ＶＧメーターの各回転数で得られる計測値は、その回転数におけるずり応力である。ＶＧメーターの計測値（ずり応力）の単位はｌｂ／１００ｆｔ2である（ｌｂ＝ｐｏｕｎｄｆｏｒｃｅ）。また、回転数とずり速度には、仕様により以下に述べる対応関係がある。したがって、ＶＧメーターの計測値から流動曲線を求めるには、回転数に対応するずり速度を取得するとともに、計測値（ずり応力）をｄｙｎｅ／ｃｍ2に単位変換し、ｘ軸をずり速度、ｙ軸をずり応力としてプロットすればよい。さらに、Ｂ型粘度計の計測値から得られる低ずり速度領域のずり速度とずり応力の関係を同一グラフにプロットし、近似曲線を求めることによって、全体としての流動曲線（実測流動曲線）を得ることができる。
次に、ＶＧメーターの計測値からずり速度とずり応力を求める。ＶＧメーターの各回転数で得られる計測値は、その回転数におけるずり応力である。ＶＧメーターの計測値（ずり応力）の単位はｌｂ／１００ｆｔ2である（ｌｂ＝ｐｏｕｎｄｆｏｒｃｅ）。また、回転数とずり速度には、仕様により以下に述べる対応関係がある。したがって、ＶＧメーターの計測値から流動曲線を求めるには、回転数に対応するずり速度を取得するとともに、計測値（ずり応力）をｄｙｎｅ／ｃｍ2に単位変換し、ｘ軸をずり速度、ｙ軸をずり応力としてプロットすればよい。さらに、Ｂ型粘度計の計測値から得られる低ずり速度領域のずり速度とずり応力の関係を同一グラフにプロットし、近似曲線を求めることによって、全体としての流動曲線（実測流動曲線）を得ることができる。
ＶＧメーター計測時の回転数とずり速度には、図１０（ａ）に示す対応関係がある（ＡＰＩ規格より）。
また、ＶＧメーターの計測値（ずり応力）は、１ｌｂ＝４４４８２２ｄｙｎｅ、１ｆｔ＝３０．４８ｃｍを使用して単位変換することができる。すなわち、４４４８２２／（１００×３０．４８2）＝４．７８８０２であるので、１ｌｂ／１００ｆｔ2＝４．７８８ｄｙｎｅ／ｃｍ2となる。したがって、ＶＧメーターの計測値（ずり応力）は、例えば図１０（ｂ）に示すように単位変換することができる。
また、ＶＧメーターの計測値（ずり応力）は、１ｌｂ＝４４４８２２ｄｙｎｅ、１ｆｔ＝３０．４８ｃｍを使用して単位変換することができる。すなわち、４４４８２２／（１００×３０．４８2）＝４．７８８０２であるので、１ｌｂ／１００ｆｔ2＝４．７８８ｄｙｎｅ／ｃｍ2となる。したがって、ＶＧメーターの計測値（ずり応力）は、例えば図１０（ｂ）に示すように単位変換することができる。
＜実測流動曲線＞
次に、Ｂ型粘度計とＶＧメーターの計測値を合成して流動曲線（実測流動曲線）を求める。
具体的には、まず、測定器６４（細管粘度計）で測定中に、Ｂ型粘度計とＶＧメーターを用いて泥水を計測する。次いで、Ｂ型粘度計とＶＧメーターの計測値から、測定器６４で測定中の泥水の流動曲線（実測流動曲線）を求める。実測流動曲線の求め方は、前述したとおりである。実際のデータ（Ｂ型粘度計とＶＧメーターの実測流動曲線の一例）を図１１に示す。
実測流動曲線はＭｏｄｉｆｉｅｄ Ｐｏｗｅｒ Ｌａｗ Ｍｏｄｅｌで求めるが、細管粘度計のずり速度流域では直線として近似しうることが判明している。
そして、Ｂ型粘度計で計測されるずり速度範囲と、ＶＧメーターで計測されるずり速度範囲と、の中間のずり速度領域で流動曲線が直線で近似可能なことを確認した。また、この場合、細管径は１３Ａ、流量は１４Ｌ／ｍｉｎ～２Ｌ／ｍｉｎとなった。さらに、この流量の範囲では計測中に「細管内で層流であること」という条件とも一致した。
次に、Ｂ型粘度計とＶＧメーターの計測値を合成して流動曲線（実測流動曲線）を求める。
具体的には、まず、測定器６４（細管粘度計）で測定中に、Ｂ型粘度計とＶＧメーターを用いて泥水を計測する。次いで、Ｂ型粘度計とＶＧメーターの計測値から、測定器６４で測定中の泥水の流動曲線（実測流動曲線）を求める。実測流動曲線の求め方は、前述したとおりである。実際のデータ（Ｂ型粘度計とＶＧメーターの実測流動曲線の一例）を図１１に示す。
実測流動曲線はＭｏｄｉｆｉｅｄ Ｐｏｗｅｒ Ｌａｗ Ｍｏｄｅｌで求めるが、細管粘度計のずり速度流域では直線として近似しうることが判明している。
そして、Ｂ型粘度計で計測されるずり速度範囲と、ＶＧメーターで計測されるずり速度範囲と、の中間のずり速度領域で流動曲線が直線で近似可能なことを確認した。また、この場合、細管径は１３Ａ、流量は１４Ｌ／ｍｉｎ～２Ｌ／ｍｉｎとなった。さらに、この流量の範囲では計測中に「細管内で層流であること」という条件とも一致した。
＜ずり応力の補正＞
次に、測定器６４の降伏値演算部７１が算出した各流量におけるずり応力を補正する。
具体的には、まず、上記式（４）に示すように、測定器６４の計測値（差圧・流量から換算したずり速度）と定数（配管径・配管長）からポアズイユ式によって各流量（各ずり速度）における粘度を計算し、上記式（３）に示すように、粘度とずり速度からずり応力（測定器６４の計測値に基づくずり応力stress）を計算する。
次いで、Ｂ型粘度計とＶＧメーターの計測値から求めた流動曲線（実測流動曲線）から、測定器６４のずり速度に相当するずり応力を取得し、当該取得したずり応力（実測流動曲線に基づくずり応力）と、測定器６４の計測値に基づくずり応力stressを比較する。一般的に細管粘度計の計測値に基づくずり応力stressの値は、Ｂ型粘度計とＶＧメーターか
ら求められる実測流動曲線に基づくずり応力の値と一致しない場合があるので、これらを一致させるために補正を行う。
次に、測定器６４の降伏値演算部７１が算出した各流量におけるずり応力を補正する。
具体的には、まず、上記式（４）に示すように、測定器６４の計測値（差圧・流量から換算したずり速度）と定数（配管径・配管長）からポアズイユ式によって各流量（各ずり速度）における粘度を計算し、上記式（３）に示すように、粘度とずり速度からずり応力（測定器６４の計測値に基づくずり応力stress）を計算する。
次いで、Ｂ型粘度計とＶＧメーターの計測値から求めた流動曲線（実測流動曲線）から、測定器６４のずり速度に相当するずり応力を取得し、当該取得したずり応力（実測流動曲線に基づくずり応力）と、測定器６４の計測値に基づくずり応力stressを比較する。一般的に細管粘度計の計測値に基づくずり応力stressの値は、Ｂ型粘度計とＶＧメーターか
ら求められる実測流動曲線に基づくずり応力の値と一致しない場合があるので、これらを一致させるために補正を行う。
測定器６４の計測値（測定値）から計算使用値への単位変換は図１２（ａ）に示すように行う。また、計算に使用するデータとその単位を図１２（ｂ）に示す。
見掛粘度ηは、下記式（９）を用いて算出できるので、測定器６４の計測値に基づくずり応力stressは、下記式（１０）を用いて算出することができる。
η＝（π・Ｒ4・Δｐ）／（８・ｌ・ｑ）・・・（９）
stress＝shear・η
＝shear（π・Ｒ4・Δｐ）／（８・ｌ・ｑ）・・・（１０）
見掛粘度ηは、下記式（９）を用いて算出できるので、測定器６４の計測値に基づくずり応力stressは、下記式（１０）を用いて算出することができる。
η＝（π・Ｒ4・Δｐ）／（８・ｌ・ｑ）・・・（９）
stress＝shear・η
＝shear（π・Ｒ4・Δｐ）／（８・ｌ・ｑ）・・・（１０）
測定器６４（細管粘度計）の計測値から式（１０）を用いて求められるずり応力（測定器６４の計測値に基づくずり応力stress）を、Ｂ型粘度計とＶＧメーターの計測値から求められるずり応力（実測流動曲線に基づくずり応力）に合致させるために、補正係数αを乗じて、補正ずり応力とする。ここで、下記式（１１）に示すように、補正係数αを式（９）で求めた見掛粘度ηに乗ずれば、妥当なηの値を得ることができる。
ずり応力（stress）＝ずり速度（shear）・η
＝α・shear（π・Ｒ4・Δｐ）／（８・ｌ・ｑ）・・・（１１）
また、補正係数αは、例えば図１３に示すように設定することができる。
ずり応力（stress）＝ずり速度（shear）・η
＝α・shear（π・Ｒ4・Δｐ）／（８・ｌ・ｑ）・・・（１１）
また、補正係数αは、例えば図１３に示すように設定することができる。
すなわち、測定器６４の計測値に基づくずり応力stressに、補正係数αを乗ずることで補正ずり応力を算出することができる。そして、このようにして算出した各流量における補正ずり応力と、各流量におけるずり速度と、に基づいて測定管部６４１を流れる泥水のずり速度とずり応力の関係を示す関係式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）を算出し、この算出した関係式（流動曲線）が、Ｂ型粘度計とＶＧメーターの計測値から求めた実測流動曲線に一致することを確認した。
＜泥水特性測定装置を用いた測定＞
次に、測定器６４の計測値に基づくずり応力stress（すなわち降伏値演算部７１ｃが算出した各流量におけるずり応力。以下「仮のずり応力」という）を補正する場合における、泥水特性測定装置２００による測定手順について説明する。
次に、測定器６４の計測値に基づくずり応力stress（すなわち降伏値演算部７１ｃが算出した各流量におけるずり応力。以下「仮のずり応力」という）を補正する場合における、泥水特性測定装置２００による測定手順について説明する。
まず、降伏値演算部７１ｃは、設定された流量と細管の断面積からずり速度を算出する（式（２））。
次いで、降伏値演算部７１ｃは、ハーゲンポアズイユ則により、細管径と長さ、単位時間あたりの流量及び差圧から、その流量（から求められるずり速度）における粘度を算出する（式（４））。
次いで、降伏値演算部７１ｃは、式（２）を用いて算出したずり速度に、式（４）を用いて算出した粘度を乗じて、「仮のずり応力」を算出する（式（３））。
次いで、降伏値演算部７１ｃは、ハーゲンポアズイユ則により、細管径と長さ、単位時間あたりの流量及び差圧から、その流量（から求められるずり速度）における粘度を算出する（式（４））。
次いで、降伏値演算部７１ｃは、式（２）を用いて算出したずり速度に、式（４）を用いて算出した粘度を乗じて、「仮のずり応力」を算出する（式（３））。
次いで、降伏値演算部７１ｃは、「仮のずり応力」が、Ｂ型粘度計とＶＧメーターから求めた実測流動曲線上のずり速度－ずり応力に対応するように、補正係数αを用いて補正する。具体的には、「仮のずり応力」に補正係数αを乗ずることで補正ずり応力を算出する。
次いで、降伏値演算部７１ｃは、補正ずり応力と、式（２）を用いて算出したずり速度と、のデータセットから最小二乗法により一次近似式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）を求める。この一次近似式は、前述（Ｂ型粘度計で計測されるずり速度範囲とＶＧメーターで計測されるずり速度範囲の中間のずり速度領域で流動曲線が直線で近似可能なことを確認）した直線で近似される流動曲線に相当する。
次いで、降伏値演算部７１ｃは、補正ずり応力と、式（２）を用いて算出したずり速度と、のデータセットから最小二乗法により一次近似式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）を求める。この一次近似式は、前述（Ｂ型粘度計で計測されるずり速度範囲とＶＧメーターで計測されるずり速度範囲の中間のずり速度領域で流動曲線が直線で近似可能なことを確認）した直線で近似される流動曲線に相当する。
次いで、降伏値演算部７１ｃは、ずり速度と補正ずり応力から求めた一次近似式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）に基づいて、測定管部６４１を流れる泥水の降伏値（イールドバリュー）を算出する。具体的には、この一次近似式においてｘ＝０の時、ｙ＝ｂであるが、このｂが測定器６４（細管粘度計）から求められる降伏値となる。
その後、粘性演算部７１ｄは、降伏値演算部７１ｃが求めた一次近似式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）と、記憶部７２に予め記憶されている関係式（ｙ＝Ａｘ3＋Ｂｘ2＋Ｃｘ＋Ｄ）と、に基づいて測定管部６４１を流れる泥水のファンネル粘度（換算ファンネル粘度）を算出する。具体的には、ずり速度と補正ずり応力から求めた一次近似式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）に基づいて、流量ゼロから最大流量に相当するずり速度までの積分値（面積）ｘを算出し（式（６））、算出した面積ｘを、予め記憶部７２に記憶されている関係式（ｙ＝Ａｘ3＋Ｂｘ2＋Ｃｘ＋Ｄ）に代入してｙ値を求める。このｙが、測定器６４（細管粘度計）から求められる粘性（ファンネル粘度）となる。
その後、粘性演算部７１ｄは、降伏値演算部７１ｃが求めた一次近似式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）と、記憶部７２に予め記憶されている関係式（ｙ＝Ａｘ3＋Ｂｘ2＋Ｃｘ＋Ｄ）と、に基づいて測定管部６４１を流れる泥水のファンネル粘度（換算ファンネル粘度）を算出する。具体的には、ずり速度と補正ずり応力から求めた一次近似式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）に基づいて、流量ゼロから最大流量に相当するずり速度までの積分値（面積）ｘを算出し（式（６））、算出した面積ｘを、予め記憶部７２に記憶されている関係式（ｙ＝Ａｘ3＋Ｂｘ2＋Ｃｘ＋Ｄ）に代入してｙ値を求める。このｙが、測定器６４（細管粘度計）から求められる粘性（ファンネル粘度）となる。
６１ 給液ポンプ（流量調整手段）
７１ａ 差圧演算部（差圧測定手段）
７１ｂ 流量制御部（流量調整手段）
７１ｃ 降伏値演算部（第一算出手段、第二算出手段）
７１ｄ 粘性演算部（粘性算出手段）
７２ 記憶部（記憶手段）
２００ 泥水特性測定装置
６４１ 測定管部
６４２ バルブ（流量調整手段）
６４４ 第一圧力計（差圧測定手段）
６４５ 第二圧力計（差圧測定手段）
７１ａ 差圧演算部（差圧測定手段）
７１ｂ 流量制御部（流量調整手段）
７１ｃ 降伏値演算部（第一算出手段、第二算出手段）
７１ｄ 粘性演算部（粘性算出手段）
７２ 記憶部（記憶手段）
２００ 泥水特性測定装置
６４１ 測定管部
６４２ バルブ（流量調整手段）
６４４ 第一圧力計（差圧測定手段）
６４５ 第二圧力計（差圧測定手段）
Claims (4)
- 泥水の特性を測定する泥水特性測定装置であって、
測定管部を流れる泥水の流量を所定の設定流量に調整する流量調整手段と、
前記測定管部を流れる泥水の差圧を測定する差圧測定手段と、
前記測定管部を流れる泥水のずり速度及びずり応力を算出する第一算出手段と、
前記測定管部を流れる泥水の降伏値を算出する第二算出手段と、を備え、
前記設定流量は、複数設けられており、
前記第一算出手段は、前記複数の設定流量それぞれに対応する前記ずり速度及び前記ずり応力を、前記差圧測定手段によって測定された差圧に基づいて算出し、
前記第二算出手段は、前記第一算出手段によって算出された前記複数の設定流量それぞれに対応する前記ずり速度及び前記ずり応力に基づいて流動曲線を取得し、当該取得した流動曲線から前記降伏値を算出することを特徴とする泥水特性測定装置。 - 泥水の流動曲線と粘性の関係を示す相関式を予め記憶する記憶手段と、
前記測定管部を流れる泥水の粘性を算出する粘性算出手段と、を備え、
前記粘性算出手段は、前記記憶手段に記憶されている相関式と、前記第二算出手段によって取得された流動曲線と、に基づいて前記測定管部を流れる泥水の粘性を算出することを特徴とする請求項１に記載の泥水特性測定装置。 - 前記第二算出手段は、前記第一算出手段によって算出された前記複数の設定流量それぞれに対応する前記ずり応力を所定の補正係数を用いて補正した補正ずり応力と、前記第一算出手段によって算出された前記複数の設定流量それぞれに対応する前記ずり速度と、に基づいて前記降伏値を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の泥水特性測定装置。
- 前記設定流量は、前記測定管部を流れる泥水が層流を形成する流量であることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の泥水特性測定装置。
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