JPS59119240A - 透水度試験法 - Google Patents

透水度試験法

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JPS59119240A
JPS59119240A JP22663482A JP22663482A JPS59119240A JP S59119240 A JPS59119240 A JP S59119240A JP 22663482 A JP22663482 A JP 22663482A JP 22663482 A JP22663482 A JP 22663482A JP S59119240 A JPS59119240 A JP S59119240A
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JP
Japan
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pressure
water
flow rate
water injection
test
Prior art date
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Pending
Application number
JP22663482A
Other languages
English (en)
Inventor
Norio Otsubo
則雄 大坪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MEISHO KK
Original Assignee
MEISHO KK
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Publication date
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Publication of JPS59119240A publication Critical patent/JPS59119240A/ja
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B49/00Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
    • E21B49/008Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells by injection test; by analysing pressure variations in an injection or production test, e.g. for estimating the skin factor

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】 この発明は、ダム建設工事の地盤改良等に使用されるグ
ラウト注入工事において、注入グラウトの初期配合の決
定等のための情報を得ることを目的として、注入に先立
って孔内水洗い後に行なわれる水押し試験、及び、工事
の途中または完了後基礎の透水性と耐水性並びに注入に
よる基礎の一体化と遮水性の改良度等を把握するために
実施される透水度試験等、地盤の透水度(主にルジオン
値あるいは透水係数)を求める透水度試験における、高
精度で信頼性の高い透水度試駆法に関する。
注水による透水度試験は、一般には、グラウト注入に使
用されるグラウトポンプを使用し、透水度試験孔へ注水
しつつ、予じめ決められたグラウトの最高注入圧力の範
囲内で計測すべき数点の圧力値を設け、その圧力値での
注水量を計測して透水度を求めている。そして透水度を
表わす単位としてルジオンが広く採用され、/ルジオン
は注水圧力/ OKg / (?7112における試駆
孔長/m当りの注水流量リッター7分と定義されている
。しかし注水圧力が10Kq/l:肩に達しない場合が
多く、注水圧力を/ OKq / oJに換算して表わ
す換算ルジオン値L′uが一般的に使われ、その計算式
は次に示す式で表わされる。
L’u仔〃 但し P=注水圧力(Kq / crl )Q=注水流
量(リッター7分) e=注水区間の長さくm) 次に第1図を参照して従来使用されている透水度試験法
につき説明する。、@/図は縦軸に注水圧力Pをとり横
軸に時間tをとったものであり点0は試験開始時点を示
す。先づt1時間の間に注水圧力をP、まで上げ、圧力
P、をt2時間保ってその時間の注水流量の平均値を出
し、これを注水圧力P、における注水流量の測定データ
とする。
次にt8時間の間に注水圧力をP2まで上げ、圧力P2
をt4時間保って上記同様注水圧力P2における注水流
量・の測定データを出し、更にt3時間の間に注水圧力
をPmaxまで上げ、圧力Pmaxをt0時間保って上
記同様Pmayにおける注水流°撒の測定データを出す
。次にt7時間の間に注水圧力をP2まで下げ、圧力P
2をt8時間保って上記同様注水圧力P2における注水
流量の測定データを出し、史にt1時間の間に注水圧力
をP、まで下げ、FE力PIをt、。時間保って上記同
様注水圧力P1における注水流量の測定データを出し、
最後にt11時間に注水圧力を零に戻して透水度試#を
終了する。
この試験の過程では、Oa%be、及びde間が昇圧で
ありs  fg%hi及びjk間が降圧であって、これ
らの区間の注水圧力の時間に対する変化率を昇圧及び障
子の勾配というが、工事仕様書等では注水圧力の変動に
よる地盤の変化を防ぐためこの勾配を大きくしないよう
に規定されている。しかしこの作業は従来手動で行われ
ており、勾配が一定していない。また注水流量測定区間
a−b1 c−d%g  h% i  jにおける測定
時間を夫々夕〜lO分間、e−fにおける測定時間を7
0分間とし、かつこの間の注水流量の平均値を出しこれ
を注水流量の測定データとするように規定している所が
多いが、その理由は透水度試験にグラ、ウド注入用のピ
ストン式かまたはプランジャ一式等の定吐出量型グラウ
トポンプを使用し、ポンプの特性上脈動が太ぎく、設定
すべき注入圧力が安定しにくいことと、それに伴って注
水流量も不安定になることに起因する。
前記した換算ルジオン値の計算式に示されるように、ル
ジオン値は注水圧力Pと注水流量Qの比が一定の場合、
即ち圧力Pと流量Q力1比仰1している場合は同じ−に
なるが、圧力Pと流量Qの比が違ってくると当然ルジオ
ン値it異る。
第2図は注水圧力Pと注水流量Qの1ハ係を示し、縦軸
に圧力P、横軸に流量Qをとると、圧力Pと流量Qの関
係は線Q −m −nで示され、これを一般にはPQ線
図と呼び、線Q−mVま圧力Pと流量Qが比例している
区間を、またff、9 m −nは比例していない区間
を表わしている。ここで点mに対応している注入圧力P
mを限界圧力、点nに対応している注入圧力Pnを最高
注入圧力といい、換算ルジオン値L’uは圧力Pと流量
Qが比例している区間即ち線0− mのnηで求める。
試験も簡単でふるが、透水度測定を目的とするパイロッ
トr孔やチェック孔での測定し1、精度を上げるため測
定点が10点以上にも及び、試験に多くの詩画を要する
。しかもこれらの透水度試験で求められるデータで第2
図(1)図示のPQ線図が直接求められるものではなく
、求められた点を結んでPQ線図を推定し、限界圧力を
求めると共に換算ルジオン値を算出しなければならない
からデータに個人差が生じ易く、シかもデータの採取が
困駿な脈動のある水流を利用して測定データを断続的に
採取し、求められた澹1定値から限界圧力を推定して換
算ルジオン値を求めていることと、昇圧、降圧及び圧力
の設定や流量の測定に人為的影響を受けるため正確なデ
ータを得器<、データの均質化及び精度の向上と共に計
測時間の短縮による工事コストの低減等が業界で広く要
望されていた。
この発明は上記に銹みなされたものであり、この発明の
透水度試験法は、透水度試験孔に水を一定圧力で注入す
る時の注水可能な最大注水流量即ち飽和注水流量を維持
しながら注水圧力の昇圧及び降圧を行い、この昇圧及び
降圧を行いながら連続して注水圧力と注水流量の関係を
求め、この注水圧力と注水流量の関係から地盤等の透水
度を求めることを特徴とするものである。
以下この発明を第3図に示す実施例を参照して詳細に説
明する。
第3図において、1は透水度試験に使用される水を一時
貯蔵する水槽、2は水槽1内の水を吸い込みそして圧送
するグラウトポンプ、3はレベルスイッチ4,4′を利
用して圧力容器5内の水位を一定範囲内に制御しようと
するとき、グラウトポンプ2の吐出量を変化させること
なく必要な水量だけを圧力容器5内へ送り込み、余剰水
は戻り管6を介して水槽1内へ戻すかまたは廃棄するた
めの三方弁、7はレベルスイッチ4.4′で三方弁3を
用いて圧力容器5の水位を一定範囲内に保持するための
水位制御装置、8は三方弁3と圧力容器5の間に設けら
れた逆止弁、9は圧力容器5内の水を透水度試験孔10
に注水する注水管、11は注水管9に設けられた二方弁
、12は圧力容器5内の水をコンプレッサー13によっ
て供給される圧搾空気で加圧して透水度試験孔10へ注
水する時、注水圧力を任意の値に制御するために圧搾空
気の子方を調整する圧力調整弁、14はレシーバタンク
、15は圧力調整弁12の調整機構を駆動する原動機、
16は原動機15の速度を制御する速度制御装置、17
は注水管9に設けられた注水流量を測定する流量検出器
、18は注水管9に設けられた注水圧力を測定する圧力
検出器、19は流量検出器17及び圧力検出器18から
の検出信号を受けて信号を数値に変換したり演算処理等
を行い、かつ必要データを記録計20に記録すると共に
設定器21に設定された透水度試験仕様に沿って速度制
御装置16を制御する試験制御装置である。尚、レベル
スイッチ4,4′はレベル検出器であってもよい。
第3図において、まづ透水度試験装置の状態を、透水度
試験を開始するための初期状態に設定する。即ち二方弁
11を閉じ、水位制御装置7を作動させて圧力容器5内
の水位を一定に保ち、コンプレッサー13から送られる
圧搾空気を圧力容器5に供給する時の堕力を、圧力調整
弁12で調整できる最低圧に設定する。
上記の初期状態から二方弁11を開くと流量検出器17
を通って透水度試験孔10へ水が流入し、透水度試験が
開始される。そして水が圧力容器5から流出し水位がレ
ベルスイッチ4′の下限【達すると、水位制御装置、7
の信号によって三方弁3が作動し、グラウトポンプ2で
圧送された水が逆止弁8を通って圧力容器5内へ流入す
る。
再び水位が上ってレベルスイッチ4の上限に達すると、
水位制御装置7の信号によって三方弁3が作動し、圧力
容器5への水の圧送は停止して水は水槽1へ戻り、水位
が上下する毎に上記の動作が繰返され、圧力容器5内の
水位が上下限のレベルスイッチ4及び4′の間で上下し
、圧力容器5内の水の量はこの範囲内で調整される。
圧力容器55流入する水はグラウトポンプ2から圧送さ
れるが、前記したようにグラウトポンプ2はピストン式
かプランジャ一式のa 横のため、グラウトポンプ2か
らの吐出水流には脈動があり、従来はこの脈動のある水
流が直接透水度試験に使用されていたが、この実施例で
は水を圧力容器5に一度貯えてから圧搾空気で加圧する
ように構成されているので、グラウトポンプ2で発生し
た脈動は、水が圧力容器5に流入したとき圧力容器5内
の空気の収縮及び膨張に変化し、このため圧力容器5か
ら水が流出する時は脈動が消えた透水度試験に最適な状
態の水流になる。また注水圧力の勾配が最大のとき試験
時間が最短になるので、予じめ幾通りかの圧力勾配で注
水を行い、注水流量が飽和状態(透水度試験孔に一定圧
力で水を注入する時もつとも多量の水を注水することが
できる状態)になる圧力勾配のうちで最大の圧力勾配を
求め、その圧力勾配と最高注水圧力を設定器21に設定
しておけば、試験制御装置19がそれらの値を読みとり
、透水度試験を進める。また注水圧力の昇圧及び障子の
圧力勾配は圧力調整弁12を作動させる速さに関係し、
圧力調整弁12に連結された原動機15の速度になり、
圧力調整弁12の回転方向が昇圧及び障子を決定するの
で、これが原動機15の回転方向になり、正転を昇圧と
すれば逆転は降圧になる。
試験$制御装置19は設定器21に設定された圧力勾配
から原動機15の速度を算出し、速度制御装置16に指
示すると共に、試験は昇圧から始まるので正転の指示を
出し、原動機16を駆動してこれに連結されている圧力
調整弁12を作動させ、原動機15の回転速度に比例し
て徐々に子方容器5内を加圧し注水圧力を上昇させる。
圧力検出器18が設定器21に予じめ設定された最高注
水圧力を検出すると、試験制御装置19がそれを読みと
り、速度制御装置16に逆転を指示し、原動機15を逆
転させ、圧力調整弁12で圧力容器5内の圧力を徐々に
下げて注水圧力を下げ、最低圧力になったところで二方
弁11を閉じて透水度試験は終了する。
上記の工程で昇圧から降圧に至る注水圧力の変化に対す
る注水流量を流量検出器17で検出し、圧力検出器18
で検出した注水圧力の値とともに試験制御装置19を介
して記録計20に記録する時、圧力検出器18で検出さ
れた注水圧力Pを縦軸に、流量検出器17で検出された
注水流量。を横軸にとると、第2図(1)に示すPQ線
図が得られ、従来の測定点を線で結んで図を描く必要が
なくなる。尚第2図(11に示すPQ線図を昇圧の特性
線とすれば、降圧時には異った線が示されるのが普通で
あり、この二つの線の状態を比較調査して、地盤の変化
を推測する資料にすることができる。
上記で求められた昇圧時のPQ線図を基にして限界圧力
を求めるとともにルジオン値を計算によって求めること
ができるが、自動的に求めることも可能である。即ち、
流量検出器17及び圧力検出器18で得られた値を基に
第2図(1)に示すようなPQ線、即ちPば。の画数と
して表ゎP されるからその両数を微分(=’)すると、その曲線の
勾配が求められ、これを図で示したもの率が求められる
勾配が一定の時は勾配の変化率は零になるから、第2図
(1)のo−m区間では原則として勾配の変化率は零で
あるが、実際には微小な変化があるので、この勾配の変
化率が零を中心にして推移している時は、圧力Pと流量
Qが比例しているとみなし、勾−配の変化率が正かまた
は負(正常な透水度試股では負)へ移行した点を圧力P
と一流量Qが比例しなくなる点とすることができ、限界
圧力点を見出すことができる。
尚、試験制御装置19で流量検出器17及び圧力  ・
検出器18によって検出された信号を暴圧してPQ線の
勾配を求め、さらにそれを基にして勾配の変化率を求め
る微分演算回路及びその勾配の変化率が零かまたは零で
ないかを判別する判別回路を設け、さらにそれによって
限界圧力を求めその限界圧力とその時の注水流量を基に
換算ルジオン値L’uを演算する演算回路を設けて、そ
の結果を記録計20に記録するように構成すれば、透水
度試験の結果が自動的に求められ、信頼性の高い試験デ
ータを得ることができる。
この発明は前記のように構成され、透水度を算出するた
めの信頼性の高いデータが得られると共に、透水度試験
に要する時間を短縮することが可能であり、大幅な省力
化にも貢献することができる。また前記した演算回路等
をマイクロコンピュータ等を用いて構成し、測定データ
を自動的に処理するようにすれば、データの信頼性及び
作業の省力化を更に高めることが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は透水度試験における注水圧力と時間の関係/例
を示す図、第2図(1)は同性水圧カと注水流量の関係
1例を示す図、第2図(2)は第λす図、第2図(3)
は第2図(2)の勾配の変化率を示す図、第3図は透水
度試験装訟の系統図1例を示す図である。 1・・・水槽     2・・・グラウトポンプ3・・
・三方弁4.4’川レベルスイツチ5・・・圧力容器 
  6・・・戻り管7−・・水位制御装置 8・・・逆
止弁9・・・注水管    10・・・透水度試験孔1
1・・・二方弁    12・・・圧力調整弁13・・
・コンプレッサー 14・・・レシーバタンク15・・
・原動機    16・・・速度制御装置17・・・諸
量検出器  1B・−・圧力検出器19・・・試験制御
装置 20・・・記録計21・・・設定器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 透水度試験孔に水を一定圧力で注入する時の注水可能な
    最大注水流量即ち飽和注水流量を維持しながら注水圧力
    の昇圧及び降圧を行い、この昇圧及び降圧を行いながら
    連続して注水圧力と注水流量の関係を求め、この注水圧
    力と注水流量の関係から透水度を求めることを特徴とす
    る地盤等の透水度試験法。
JP22663482A 1982-12-27 1982-12-27 透水度試験法 Pending JPS59119240A (ja)

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JP22663482A JPS59119240A (ja) 1982-12-27 1982-12-27 透水度試験法

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