JPH02268249A - 透水試験方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は物体の透水係数を求める透水試験方法に関する
ものである。

〈従来の技術〉 最近、地下空間の有効利用により地下掘削工事も大深度
まで行われ、大規模な地下壁工法が盛んに行われている
。

地下水位以下の透水性地盤に構造物を設面する際は、掘
削溝内に地下水が侵入するのを防ぐ目的で、不透水性材
料を用いて土中に止水壁を設けることが多い。

この止水壁用の性材料として、粘土鉱物と水、固化材（
セメントその他）の混合物などが多（使われているが、
十分な出水機能を持たせるためには、１０””ｃｍ／秒
（ダルシーの法則による透水係数）以下の透水性、いオ
つば事実上不透水のものでなければならない。

現在、透水度を測定する方法として、土の透水試験方法
（ＪＩＳ　Ａ　１２１８）がある。

この規格には、定水位透水試験と変水位透水試験とがあ
り、前者は透水係数（ｌｏｃｍ／秒程度）の比較的大き
い材料の試験に適用し、後者は透水係数（１０”−３ｃ
ｍ／　秒以下）の比較的小さい材料の試験に適用する。

〈本発明が解決しようとする間開点〉 しかし、前記した変水位透水試験でも、透水係数が１０
−７ｃｍ／秒より小さい止水壁材料などの透水性を正確
に測定することは難しく、この規格の適用外と考えられ
ている。

それは、次のような問題点が存在するためである。

〈イ〉測定対象の試料の空隙を水で飽ｆ口させることが
難しい。

〈口〉試料の厚さが大きいため、浸透水流が定常状態に
なるまで長い時間を要する。

〈ハ〉試験において少量の浸透水量を得るのに長時間を
要する。

〈二〉低動水勾配のときの浸透流はダルシーの法則を適
用できない。

〈ホ〉その他、岩石やコンクリートなどの難透水性材料
は、試料断面中央に空洞をつくり、周辺から一定水圧を
かけて、空洞に集まる浸透水量を知って、透水係数を求
める方法がある。

しかしこの方法は、大きな試料が必要で、測定に必要な
試験装置も大掛かりになるなどの欠点がある。

く本発明の目的〉 本発明は上記のような問題点を解決するためになされた
もので、短時間に容易に透水係数を求めることができる
透水試験方法を提供することを目的とする。

〈本発明の構成〉 以下、図面を参照しながら本発明の一実施例について説
明する。

〈イ〉本発明の原理 本発明の原理は、物体の透水係数を求めるに当たって、
先ず層厚が比較的薄（透水係数が未知な測定対象の試料
と、この試料より透水係数が大きくかつ既知である測定
用材料とによって、積層構造の試験体を形成する。

次に、この試験体に水を浸透させて単位浸透水量を測定
し、この単位浸透水量と試験体の単位断面債及び単位動
水勾配をダルシーの法則の数式に代入して、試験体全体
の透水係数を算出する。

そして、試験体全体の透水係数及び層厚と、前記測定対
象試料の層厚と、前記測定用材料の透水係数より、測定
対象の試料の透水係数を求めるものである。

〈口〉試験装置（第１図） 第１図に、本発明に使用する試験装置の一実施例を示す
。

耐圧容器１の底部の台座１１上に、既に透水係数の分か
っている測定用材料２．２１と、その間に位置させた測
定対象の試料３により、例えば三層に形成した試験体を
載置する。

測定用材料２．２１の透水係数は、試料３より大きいも
の（試料３より透水係数が１０２ｃｍ／秒程度大きいポ
ーラストンなど）を使用する。

また、測定材料２．２１の層厚ｄ１、ｄ３は、予め所定
の厚さに形成し、試料３の層厚ｄ２は比較的薄く、Ｏ、
’　５　ｃｍ以下に形成するのが望ましい。

次に、上記試験体の側面にゴム製の止水膜４等を被覆し
、試験体の上面には蓋体５を被せる。

この蓋体５には、導水管６士の一端を貫通させ、この導
水管６主の他端は給水タンク６１に連通させる。

また、耐圧容器１の台座１１の上面には、導水管７の一
端を開口させ、この導水９７の他端には、二重ビューレ
ット７１の内側の測定用ビューレット７２と連通させる
。

さらに、耐圧容器１の内部と連通ずる加圧管８の一端を
、耐圧容器１の底部に開口する。

くハ〉浸透水量の測定 上記のように構成した試験装置を使用して、測定用材料
２．２１と試料３により三層に形成した試吸体に水を浸
透させ、試験体全体の浸透水量を１漬り定する。

先ず、給水タンク６１内の水圧と測定用ビューレット７
２内の水圧、及び耐圧容器１内の圧力が等しくなるよう
に、等しい圧力Ｐ、Ｐ２Ｐ３を与える。

次に、Ｐにさらに試験体に水を浸透させるために必要な
圧力を加え、ＰｌとＰ３との間に所定の圧力勾配を持た
せる。

また、ＰにもＰ、と等しい圧力と、さらに止水膜４と試
験体の間からの透水を防ぐための圧力をある程度槽やす
。

そして、試験体導水管６を通して、試験体の上面から水
を鉛直方向に浸透させ、導水管７を通して測定用ビュー
レット７２に溜まった水の量、即ち浸透水量を測定する
。

〈二〉透水係数の算出方法 土を含む有孔体中を水が水頭差によって流れるとき、こ
の浸透水の流速は、ある範囲では動水勾配に比例する。

これがダルシーの法則と呼ばれ、層流（水が前後左右の
位置関係を乱さず流れの方向に移動する）状態に適用さ
れる。

本発明の試験体中の浸透水流は、この法則に従って示す
と次式のようになる。

Ｑ　＝　ｋ　Ａ　ｉ・・・・・・（１）　　　なお、１
−（ｈ／Ｄ）Ｑ：浸透水量（ｃＪ／秒〉　　Ａ：試験体
の断面積（Ｃｌイ）ｋ：透水係数（ｃｍ／秒）　　ｉ：
動水勾配Ｄ＝試験体全体の厚さ（ｃｍ） ｈ：試験体りを通過する時の損失水頭（ｃｍ）Ｑ（浸透
水量）の数値は、前記〈ノ１〉の試験により既に測定済
である。

また、Ａ（試験体の断面積）は計測すれば分かり、ｊ（
動水勾配）の数値は、前記〈ノ１〉の試験の際に予め設
定しであるので分かる。

これらの数値を（２）式に代入すると、試験体全体（測
定材料２．２１及び試料３）のｋ（透水係数）が求めら
れる。

次に、ｋ（透水係数）は下記の式で表される。

］（−Ｄ　／　（ｄ＋／に＋　＋　ｄ２／に２＋　ｄ３
／に３）・・・・・・〈３）ｄ、、ｄ３：測定用材料２
．２１の層厚　　ｄ２：試料３の層厚に、、に３：測定
用材料２．２１の透水係数に、：試料３の透水係数 上記（３）式において、測定用材料２．２１の透水係数
に１、ｋ３は既に分かっている。

また、ｋ（透水係数）とＤ（試験体全体の厚さ〉の数値
は既に分かっており、ｄｌ、ｄ２）ｄ３（測定用材料２
．２１及び試料３の層厚）も計測すれば分かる。

従って、上記の数値を（３）式に代入すると、試料３の
透水係数ｋ　２の値を求めることができる。

以上のようにして、測定対果の試料３の透水係数を求め
て、透水試験を行うことができる。

く本発明の作用〉 次に本発明の作用について説明する。

例えば、第１図の試験装置において、透水係数が１０’
ｃｍ／秒の試料（Ａ＝２０ｃｕｔ）によって、層構造（
Ｄ＝１０ｃｍ）の試験体を形成し、試験を行う場合は、
動水勾配（ｉ）＝１０のときには、浸透水量（Ｑ）は１
時間当たり約０．１０−と少な（、透水係数が１０’ｃ
ｍ／秒の試料のものでは、１時間当たり約０．０Ｏ１ｃ
ｎｒとｆｆ１ｆｆｉであり、試験に非常に長い時間を必
要とする。

それに対して本発明の試験体は、測定対象の試料３を、
試料３より透水係数の大きい測定用材料２．２１で挟ん
だ積層構造であるため、試料３の層厚（０，５ｃｍ以下
）が非常に薄くて済む。

従って、上記のような一層構造の試験体と比較すると、
浸透水ｆｆ１（Ｑ）は１００倍となることが確かめられ
ている。

〈本発明の効果〉 本発明は以上説明したようになるので、次のような効果
を期待することができる。

くイ〉本発明の試験体は、測定対象の試料を、試料より
透水係数の大きい測定用材料で挟んだ積層構造であるた
め、試料の層厚が非常に薄くて済む。

そのため、難透水性材料（透水係数が１０ｃｍ／秒以下
）でも、比較的たやすく試料中の空隙を水で飽和するこ
とができ、浸透水流が定常状態になるのが早い。

従って、従来の一層構造の試験体を用いた場合と比較す
ると、測定に必要な浸透水量が短時間で得ることができ
る。

く口〉本発明の試験方法によれば、従来透水試験が困難
であった超難透水性材料（透水係数が１０ａｍ／秒程度
のもの）の測定も可能となった。

例えば、超難透水性が求められる放射性廃棄物地中処分
用バリア材料の測定等に用いることができる。

〈ハ〉本発明は、難透水性材料の試験のみならず、著し
く透水性の高い材料で、単体で試験ができないようなも
のにも適用できる。

例えば、繊維等の薄い（厚さ柵単位）網状のものでも、
同じように既知の透水係数の材料に挟んで行えば試験が
行える。

この場合には、浸透水流の流速が速いため、動水勾配を
小さく（０，５以下〉して、ダルシーの法則を適用でき
るようにする。

〈二〉測定対象の試料の層厚が非常に薄く、試料が少量
で済むため、試料の採取及び作成が容易である。

〈ホ〉本発明は、高動水勾配による定水位試験で、ダル
シーの法則の適用が可能であり、透水係数を容易に算出
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図二本発明の試験装置の一実施例の説明図。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）物体の単位断面積中の間隙を、単位時間に単位動
   水勾配のもとで浸透する水の浸透速度である透水係数を
   求める透水試験方法において、 層厚が比較的薄く透水係数の未知な測定対象の試料と、 前記試料より透水係数が大きくかつ既知である測定用材
   料とによって、積層構造の試験体を形成し、この試験体
   に水を浸透させて単位浸透水量を測定し、 この単位浸透水量と試験体の単位断面積及び単位動水勾
   配をダルシーの法則の数式に代入して、試験体全体の透
   水係数を算出し、 試験体全体の透水係数及び層厚と、前記測定対象試料の
   層厚と、前記測定用材料の透水係数より、測定対象の試
   料の透水係数を求める、 透水試験方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の透水試験方法におい
   て、 前記測定対象の試料を、前記透水係数の既知な測定用材
   料の中層部に配置し、 三重積層構造の試験体を形成する透水試験方法。