(57)【要約】【課題】  粒度を変化させることなく供試体を水で確実に飽和させることができると共に、供試体の粒度差により供試体の飽和速度に差が生じることがない三軸試験用供試体を作製する方法を提供する。【解決手段】  粒度を調整した試料Ｘを５つの脱気用容器１の収容部７に分けて入れ、脱気用容器１の開口部を蓋体３で覆った状態で収容部７の内部の空気を真空ポンプＰで吸引して、収容部７に負圧を作用させる。この後、収容部７の試料Ｘを、内壁をゴム製メンブレン２１で覆った供試体作製用の型枠２０の内部に移して、その内部に下部側から堆積させ、一つの脱気用容器１の試料Ｘを入れ終える毎に試料Ｘをランマー２８で突き固める。脱気用容器１の収容部７から型枠２０の内部に試料Ｘを移す工程と、この試料Ｘを突き固めする工程は交互に行い、５つの脱気用容器１の収容部７に入れた試料Ｘを全て突き固めする。型枠２０を用いて作製した供試体Ｙは、三軸試験装置３０に設置した後、真空ポンプＰで低めの負圧を作用させながら脱気水を供給する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
土の強度を測定する三軸試験に使用する供試体を作製する方法であって、
粒度を調整した試料を複数の脱気用容器に設けた収容部に分けて入れると共に、この試料を水に浸した状態にする工程と、各々の前記収容部に負圧を作用させる工程と、各々の前記収容部から供試体作製用の型枠の内部に前記試料を順次移して前記型枠の内部に積み重ねる工程と、前記型枠の内部に移した試料を突き固める工程とから成ることを特徴とする三軸試験用供試体の作製方法。
【請求項２】
前記型枠の内部に移した試料を移した都度突き固める請求項１に記載の三軸試験用供試体の作製方法。
【請求項３】
前記負圧は、−９０ｋＮ／ｍ2〜−１００ｋＮ／ｍ2とする請求項１又は２に記載の三軸試験用供試体の作製方法。
【請求項４】
前記脱気用容器の収容部に入れる試料の層厚は、試料の最大粒径の２倍〜２.５倍とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の三軸試験用供試体の作製方法。
【請求項５】
前記型枠は、円筒状とし、前記脱気用容器の収容部に入れる試料の分量は、この試料により作製する前記供試体の直径が試料の最大粒径の４倍〜５倍となるようにする請求項１〜４のいずれか一項に記載の三軸試験用供試体の作製方法。
【請求項６】
前記負圧は、複数の前記脱気用容器の収容部に同時に作用させる請求項１〜５のいずれか一項に記載の三軸試験用供試体の作製方法。
【請求項７】
前記突き固めにより作製した供試体は、三軸試験装置に設置した後、脱気水を供給する請求項１〜６のいずれか一項に記載の三軸試験用供試体の作製方法。
【請求項８】
前記脱気水の供給は、前記供試体に二酸化炭素を供給した後に行う請求項７に記載の三軸試験用供試体の作製方法。
【請求項９】
前記脱気水の供給は、前記供試体に負圧を作用させた状態で行う請求項７又は８に記載の三軸試験用供試体の作製方法
【請求項１０】
前記負圧は、前記供試体に断続的に作用させる請求項９に記載の三軸試験用供試体の作製方法。
【請求項１１】
前記負圧は、−２０ｋＮ／ｍ2〜−３０ｋＮ／ｍ2とする請求項９又は１０に記載の三軸試験用供試体の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土の強度を測定する三軸試験に使用する供試体の作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
三軸試験に使用する供試体は、試験条件により、水を供給して飽和させる場合と、水で飽和させない場合とがある。
【０００３】
水で飽和させた供試体の作製方法について、図１３〜図１７を参照して以下に説明する。なお、図１３に上記供試体の作製方法をフロー図で示した。
【０００４】
まず、図１４に示すように、供試体を作製するための円筒状をなす型枠１２０を板状部材１２６の型枠設置部１２４に固定する。この固定は、型枠設置部１２４に形成されている凹所１２４ａに型枠１２０を嵌合することにより行う。また、型枠１２０の内壁は、型枠１２０を型枠設置部１２４に固定後、ゴム製メンブレン１２１で覆う。
【０００５】
次に、図１４に示すように、型枠１２０の内部に水を張る。この後、粒度を調整した試料Ｑ（以下、散点模様で示す）を、柄杓１２７を用いて型枠１２０の内部に入れ、型枠１２０の内部の下部側（図面下側）から層状に積み重ねる（図１３のＳ１工程およびＳ２工程）。なお、「粒度を調整した試料Ｑ」とは、試料Ｑを構成する大小様々な粒子の構成比率（粒度分布）を、三軸試験の試験条件に適した比率（分布）にすることを指す。
【０００６】
次に、図１５に示すように、上部側（図面上側）から型枠１２０の内部にランマー１２８（突き固め用の機械）を挿入する。このランマー１２８を矢印Ｄで示す鉛直方向に何度も動かして試料Ｑを上部側から何度も突くことにより、試料Ｑの突き固めを行う（図１３のＳ３工程）。なお、突き固め時に試料Ｑに加わる圧力を均一にするために、型枠１２０の内部に移した試料は、移した都度突き固める。つまり、供試体の作製に使用する試料Ｑの全てを型枠１２０の内部に移してからこの試料Ｑを突き固めるのではなく、一定量の試料Ｑを型枠１２０の内部に移す毎にこの試料Ｑの突き固めを行う。上記の工程により、図１６に示すように、未飽和の供試体Ｒ（以下、散点模様で示す）を作製することができる。なお、供試体Ｒにおいて、突き固めを行った段階の境界線を点線で示し、後の図１７および図１８においても同様とする。
【０００７】
図１６に示す工程を経て作製した供試体Ｒ（未飽和状態）は、図１７に示すように、三軸試験装置１３０に設置する（図１３のＳ４工程）。この三軸試験装置１３０は、上盤１４１と、台座１４２と、ペデスタル１３３と、キャップ１３４と、支柱１３２とで主要部が構成されている。ペデスタル１３３は台座１４２に固定されており、キャップ１３４は、上盤１４１の中心部を貫通して載荷装置（図示省略）に連結されている。
【０００８】
台座１４２からペデスタル１３３に亘って脱気水供給孔１３５および二酸化炭素（ＣＯ2）供給孔１３６が形成され、上盤１４２には二つの吸引孔１３７、１３８が形成されている。また、キャップ１３４には、吸引孔１３９が形成されている。この吸引孔１３９と上盤１４１の吸引孔１３８は連結部材１４０（チューブなど）で連通されている。
【０００９】
上述したように、図１６に示す工程で完成した供試体Ｒは、三軸試験装置１３０へ設置する。この設置は、供試体Ｒを型枠１２０ごと三軸試験装置１３０に移動させてペデスタル１３３に固定した後、型枠１２０を取り外すことにより行う。なお、供試体Ｒをペデスタル１３３に固定した後、上盤１４１と台座１４２との間の空間は、鋼製の円筒カプセル１３１で密封する。
【００１０】
上記のようにして三軸試験装置１３０に設置した供試体Ｒには、台座１４２の二酸化炭素供給孔１３６から二酸化炭素を供給して、供試体Ｒの内部の空隙に存在する空気を二酸化炭素に置換する（図１３のＳ５工程）。次いで、台座１４２の脱気水供給孔１３５から脱気水を供給して、供試体内部の二酸化炭素を脱気水に溶解させることで供試体Ｒを水で飽和させる（特許文献１参照）。
【００１１】
上記工程は、常圧下で行う場合、供試体Ｒの内部の空隙に脱気水が浸入しにくく、この結果、供試体Ｒを脱気水で飽和させるのに必要な時間が長くなることが懸念される。そのため、上記工程は、特許文献２に開示された供試体の作製方法のように、真空ポンプＰを用いて、吸引孔１３７、１３８、１３９から供試体Ｒの内部およびセル内部（円筒カバー１３１で密封された空間）の空気を吸引して、供試体Ｒに負圧（吸引力）を作用させながら行う（図１３のＳ５工程）。これにより、脱気水による供試体Ｒの飽和速度（飽和が進行する速さ）を向上させる。
【００１２】
上記の工程において、連結部材１４０で連結された吸引孔１３８、１３９を介して供試体Ｒの内部の空気を吸引する際の負圧は、例えば−９０ｋＮ／ｍ2とする。また、吸引孔１３７を介してセル内部の空気を吸引する際の負圧は、例えば−７０ｋＮ／ｍ2とする。以上のようにして作製した供試体Ｒを用いて三軸試験を行う（図１３のＳ６工程）。なお、負圧は上述のようにマイナス値で示され、マイナス値の絶対値が大きいほど、負圧が高いことを意味する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００６−    ８４５５号公報
【特許文献２】特開２００３−１２１４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記した従来の三軸試験用供試体の作製方法では、供試体Ｒに真空ポンプＰで高い負圧を作用させながら脱気水を供給して飽和させる。そのため、上記した負圧の作用時に、供試体Ｒを構成する細かい粒子が供試体Ｒの外部へ吸引されて、供試体Ｒの粒度が変化してしまうおそれがある。これは、供試体Ｒの強度の低下に繋がる。
【００１５】
上記課題を解決する手段としては、図１８に示すように、吸引孔１３７からセル内部の空気を吸引せず、吸引孔１３８、１３９から−２０ｋＮ／ｍ2の低い負圧で供試体Ｒの内部の空隙に存在する空気を吸引する方法が考えられる。
【００１６】
しかし、この方法であると、吸引する際の負圧が低いため、供試体Ｒを脱気水で飽和させるのに必要な時間が長くなるという問題がある。
【００１７】
また、前記した従来の技術では、供試体Ｒに大きい粒子が多く含まれている場合、供試体Ｒの内部の空隙が大きくなって空隙に存在する空気が吸引されやすくなるため、供試体Ｒは飽和されやすい。しかし、供試体Ｒに小さい粒子が多く含まれている場合、供試体Ｒの内部の空隙が小さくなって空隙に存在する空気が吸引されにくくなるため、供試体Ｒは飽和されにくい。つまり、前記した従来の技術であると、供試体Ｒの粒度の違いにより、供試体Ｒの飽和速度に差が生じやすくなる。
【００１８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、粒度を変化させることなく供試体を水で確実に飽和させることができると共に、供試体の粒度差により供試体の飽和速度に差が生じることがない三軸試験用供試体を作製する方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記の課題を解決するための本発明は、土の強度を測定する三軸試験に使用する供試体を作製する方法であって、粒度を調整した試料を複数の脱気用容器に設けた収容部に分けて入れると共に、この試料を水に浸した状態にする工程と、各々の前記収容部に負圧を作用させる工程と、各々の前記収容部から供試体作製用の型枠の内部に前記試料を順次移して前記型枠の内部に積み重ねる工程と、前記型枠の内部に移した試料を突き固める工程とから成ることを特徴とする。ここで、「脱気用容器の収容部に負圧を作用させる」とは、脱気用容器の収容部に存在する空気を真空ポンプ（脱気用ポンプ）などで吸引して、吸引力を作用させることを指す。
【００２０】
この場合、供試体を作製するための試料を、脱気用容器を用いて水で飽和させるため、突き固めて作製した供試体は、水で飽和された状態になる。そのため、突き固めにより作製した供試体は、三軸試験装置に設置した後、従来のように、負圧を作用させながら脱気水を加えて飽和させる工程が不要になる。そのため、この従来の方法を適用することにより、供試体の粒度が変化することがない。なお、複数の脱気用容器の収容部に分けて入れた試料は、水で浸した状態にするため、脱気用容器の収容部に負圧を作用させた際にも、水圧の作用で、負圧の影響を受けにくい。そのため、試料を構成する細かい粒子が収容部に存在する空気と共に収容部の外部へ吸引されて、試料の粒度が変化することがない。
【００２１】
前記試料を型枠の内部に移した試料は、移した都度突き固めるのが望ましい。これは、複数の脱気用容器の収容部に入れた試料を全て枠型に移した後に試料の突き固めを行うと、突き固め時に試料に加わる圧力が、積み重ねた試料の下層側まで行き届かず、試料を均一に突き固めするのが困難になるためである。
【００２２】
前記脱気用容器の収容部に作用させる負圧は、−９０ｋＮ／ｍ2〜−１００ｋＮ／ｍ2とするのが望ましい。ここで、負圧は上述のようにマイナス値で示され、マイナス値の絶対値が大きいほど、負圧が高いことを意味し、以下も同様とする。負圧が−９０ｋＮ／ｍ2よりも低いと、負圧が低すぎて、試料を脱気水で飽和させるのに必要な時間が長くなるおそれがある。一方、負圧が−１００ｋＮ／ｍ2よりも高いと、負圧が高すぎて、脱気用容器の収容部に存在する水が、収容部に存在する空気と共に収容部の外部へ吸引されて、試料を水で飽和させるのが困難になるおそれがある。
【００２３】
前記脱気用容器の収容部に入れる試料の層厚は、試料の最大粒径の２倍〜２．５倍とするのが望ましい。ここで、「試料の最大粒径」とは、試料を構成する粒子のうち最も大きい粒子の直径を指す。脱気用容器の収容部に入れる試料の層厚が試料の最大粒径の２．０倍よりも小さいと、層厚が薄すぎて、試料を水に浸した状態にするのが困難になるおそれがある。一方、脱気用容器の収容部に入れる試料の層厚が試料の最大粒径の２．５倍よりも大きいと、層厚が厚すぎて、試料全体を飽和させるのに必要な時間が長くなるおそれがある。
【００２４】
前記型枠は、円筒状とし、前記脱気用容器の収容部に入れる試料の分量は、この試料により作製する前記供試体の直径が試料の最大粒径の４倍〜５倍となるようにするのが望ましい。試料により作製する供試体の直径が試料の最大粒径の４倍よりも小さい場合、供試体が小さすぎて、三軸試験時に供試体に鉛直荷重を加えた際、供試体が型崩れすることが懸念される。一方、試料により作製する供試体の直径が試料の最大粒径の５倍よりも大きい場合、供試体が大きくなりすぎて、三軸試験時に供試体に鉛直荷重を加えた際、供試体全体に圧力を均等に加えるのが困難になることが懸念される。
【００２５】
これまでに述べた発明において、前記負圧は、複数の前記脱気用容器の収容部に同時に作用させるのが望ましい。この場合、複数の脱気用容器の収容部に入れた試料を同時に飽和させることができるため、試料を飽和させるのに必要な時間を削減することができる。
【００２６】
前記突き固めにより作製した前記供試体は、三軸試験装置に設置した後、脱気水を供給するのが望ましい。この場合、供試体Ｙを確実に飽和させることができるため、三軸試験の測定値の信頼性を向上させることができる。
【００２７】
上記した本発明において、脱気水の供給は、前記供試体に二酸化炭素を供給した後に行うのが望ましい。この場合、二酸化炭素の供給後に供試体に供給される脱気水は、二酸化炭素と容易に置換するため、三軸試験装置に設置した供試体を脱気水で飽和させやすくなる。
【００２８】
さらに、三軸試験装置に設置した供試体に脱気水を供給する前記した本発明において、脱気水の供給は、供試体に負圧を作用させた状態で行うのが望ましい。ここで、「供試体に負圧を作用させる」とは、供試体内部に残存する空気を真空ポンプなどで吸引して、供試体に吸引力を作用させることを指す。
【００２９】
この場合、供試体内部の空隙に万が一空気が残存していても、この空気は、供試体外部へ吸引される。そのため、供試体内部の空隙に残存した空気と水が置換されやすくなる。この結果、三軸試験装置に設置した供試体を脱気水で飽和させるのが極めて容易になる。
【００３０】
上記発明において、前記負圧は、供試体に断続的に作用させるのが望ましい。この場合、供試体を構成する細かい粒子が、負圧作用時に、供試体内部の空隙に残存する空気や供試体に供給される脱気水と共に供試体外部へ吸引されにくくなるため、供試体の粒度が変化するのを防止することができる。これにより、供試体の強度を確保することができる。
【００３１】
さらに、前記した本発明において、供試体に作用させる負圧は、−２０ｋＮ／ｍ2〜−３０ｋＮ／ｍ2とするのが望ましい。負圧が−２０ｋＮ／ｍ2よりも低いと、負圧が低すぎて、脱気水で供試体を飽和させるのに必要な時間が長くなるおそれがある。一方、負圧が−３０ｋＮ／ｍ2よりも高いと、負圧が高すぎて、供試体を構成する細かい粒子が、供試体内部の空隙に残存する空気や供試体に供給される脱気水と共に供試体外部へ吸引されやすくなるため、供試体の粒度を変化させてしまうおそれがある。これは、供試体の強度の低下に繋がる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明に係る三軸試験用供試体の作製方法は、供試体を作製するための試料を、脱気用容器を用いて水で飽和させるため、試料を突き固めて作製する供試体は、水で飽和された状態になる。そのため、本発明により作製した供試体は、三軸試験装置に設置後、従来のように、供試体に負圧を作用させながら脱気水を供給して飽和させる工程が不要になる。このため、上述した従来の方法により、供試体を構成する細かい粒子が、供試体内部の空隙に存在する空気や供試体に供給される脱気水と共に供試体外部へ吸引されて、供試体の粒度が変化する問題が生じることがない。この結果、供試体の強度を確保することができる。
【００３３】
このように、本発明では、三軸試験装置に設置する供試体を飽和させる必要がないため、供試体の粒度の違いにより、供試体の飽和速度に差が生じるという従来の問題が生じることがない。また、本発明では、試料を水で浸した状態で飽和させるため、試料の粒度の違いによる飽和速度の差が生じにくい。
【００３４】
さらに、脱気用容器に分けて入れた試料は、水で浸した状態にするため、脱気用容器の収容部に負圧を作用させた際、試料から細かい粒子が空気と共に吸引されて、試料の粒度が変化することがない。
【００３５】
なお、脱気用容器の収容部に入れた試料は、水で浸した状態にするため、収容部に負圧を作用させた際にも、水圧の作用により、負圧の影響を受けにくい。そのため、収容部に作用させる負圧は高め（−１００ｋＮ／ｍ2程度）に設定することができる。この結果、試料を飽和させるのに必要な時間を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態を示すもので、三軸試験用供試体の作製方法を示すフロー図である。
【図２】図１の示す作製方法に使用する脱気用容器を示す斜視図である。
【図３】図２の本体部の平面図である。
【図４】脱気用容器の収容部に試料を入れる工程を説明する断面図である。
【図５】図４に示す本体部の開口部を蓋体で覆った状態を示す断面図である。
【図６】図５に示す脱気用容器を真空ポンプに取り付けた連結部材に並列接続して、その脱気用容器の収容部に負圧を作用させる工程を説明する断面図である。
【図７】供試体を作製する型枠を固定した状態を説明する斜視図である。
【図８】図７の固定方法を説明する斜視図である。
【図９】供試体を作製する型枠の内部に脱気用容器の収容部で飽和させた試料を移す工程を説明する断面図である。
【図１０】供試体を作製する型枠の内部に移した試料を突き固めする工程を説明する断面図である。
【図１１】図１０の工程により、型枠の内部に供試体を作製した状態を示す断面図である。
【図１２】図１１で作製した供試体を三軸試験装置に設置して、さらに脱気水で飽和させる工程を説明する断面図である。
【図１３】従来の三軸試験用供試体の作製方法を示すフロー図である。
【図１４】図１３に示す従来の供試体の作製方法において、供試体を作製する型枠に試料を入れる工程を説明する断面図である。
【図１５】図１４に示す工程の後、試料を突き固めする工程を説明する断面図である。
【図１６】図１５の工程により、型枠の内部に供試体を作製した状態を示す断面図である。
【図１７】図１６で作製した供試体を三軸試験装置に設置して、供試体に高負圧を作用させながら脱気水を供給して供試体を飽和させる工程を説明する断面図である。
【図１８】図１６で作製した供試体を三軸試験装置に設置して、供試体に低負圧を作用させながら脱気水を供給して供試体を飽和させる工程を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下に本発明の実施の形態について、添付の図面（図１〜図１２）を参照して説明する。なお、本実施形態に係る三軸試験用供試体の作製方法を図１にフロー図で示した。
【００３８】
まず、粒度を調整した試料（以下、試料Ｘとする）と、５つの図２に示す脱気用容器１を用意する（図１の工程Ｓ１）。
【００３９】
脱気用容器１は、図２に示すように、上端に開口部を有する有底円筒状の本体部２と、底板５と、蓋体３とを主要部とする。本体部２は、内部に凹所４を有し、この凹所４には、試料Ｘを収容する収容部７として、上端に開口部を有する有底円筒状のプラスチック製バケツを本体部２から取り外し可能に嵌合する。収容部７の底面７ａと本体部２の凹所４の底面４ａは接触させた状態とする。
【００４０】
また、本体部２は、開口部を蓋体３で覆い、反開口部側の端部を底板５に固定する。底板５には本体部２を移動させるための移動用キャスタ６を取り付ける。蓋体３の中心部には、底板５側とは反対側に突出する凸状の突起３ａを設け、この突起３ａには、Ｔ字状のコネクタ９を取り付ける。このコネクタ９から突起３ａを介して蓋体３まで、コネクタ９と本体部２の凹所４を連通させる吸引孔８を形成する。また、コネクタ９には、このコネクタ９と他部材（真空ポンプや他の脱気用容器など）とを連結する連結部材１０（チューブなど）が取り付けられている。なお、図３に本体部２を開口部側から見た平面図を示す。
【００４１】
次に、図４〜図６に示すように、５つの脱気用容器１の収容部７に水を張り、その後、各脱気用容器１の収容部７に柄杓１１を用いて前記した試料Ｘ（以下、散点模様で示す）を分けて入れ、この試料Ｘを水で浸した状態にする（図１の工程Ｓ２）。なお、５つの脱気用容器１の収容部７に入れる試料Ｘは、本実施形態では等しくする。上記の工程の後、図５に示すように、本体部２の開口部を蓋体３で覆い、この蓋体３に取り付けられたコネクタ９と真空ポンプＰ（脱気ポンプ）を連結部材１０で連結する。なお、本実施形態では、図６に示すように、真空ポンプＰに取り付けられた連結部材１０に、コネクタ９を介して５つの脱気用容器１を並列接続する。
【００４２】
上記の状態で真空ポンプＰを作動させて、５つの脱気用容器１の収容部７に存在する空気を同時に吸引して、図６に示すように、各脱気用容器１の収容部７に−１００ｋＮ／ｍ2の負圧（吸引力）を作用させる（図１の工程Ｓ２）。これにより、収容部７に存在する空気が吸引されるため、試料Ｘの内部の空隙に存在する空気が、収容部７の水に置換されて、試料Ｘが水で飽和される。なお、収容部７に張る水の種類は、特に限定されるものではないが、脱気水を利用すると、収容部７に存在する空気が少なくなるため、上記飽和に要する時間を削減することができる。
【００４３】
次に、図７に示すように、板状部材２６に形成された型枠設置部２４に三軸試験用供試体を作製するための円筒状の型枠２０を嵌合して固定し、この後、型枠２０の内壁をゴム製メンブレン２１で覆う。この型枠２０は、鉛直方向と直交する方向（図面左右側）で二つに等割が可能である。上述した型枠２０の型枠設置部２４への固定は、図８に示すように、板状部材２６の型枠設置部２４の中心部に形成された凹部２４ａに、２つの型枠構成部材２０ａ、２０ｂを矢印Ａおよび矢印Ｂで示すように嵌合して、環状に連結させることにより行う。
【００４４】
型枠構成部材２０ｂの端部には、ボルト固定部２２ｂを設けられ、このボルト固定部２２ｂにはボルト２３が固定されている。また、型枠構成部材２０ａの端部には、ボルト挿通孔２５が形成されたボルト固定部２２ａが設けられている。型枠構成部材２０ａ、２０ｂを型枠設置部２４の凹部２４ａに嵌合した後、型枠構成部材２０ｂのボルト２３の端部を型枠構成部材２０ａのボルト挿通孔２５に挿通して、その端部を図７に示すようにナット１２で締め付ける。これにより、型枠構成部材２０ａと型枠構成部材２０ｂを密着させると共に、互いに分離するのを防止することができる。
【００４５】
次に、図９に示すように、円筒状をなす型枠２０の内部に、５つの脱気用容器１のうち一つにいれた試料Ｘと同程度の量の水を張り、脱気用容器１の収容部７に入れた試料Ｘ（水で飽和済み：図６参照）を、空気が混入しないように柄杓２７を用いて静かに型枠２０の内部に移す。これにより、試料Ｘを、型枠２０の内部に下側（図面下側）から層状に積み重ねていく（図１の工程Ｓ３）。なお、型枠２０の内部に試料Ｘを静かに移す方法としては、試料Ｘを、柄杓２７を用いて型枠２０の内部に張った水につけ、その後、試料Ｘを水中で自然落下させる方法がある。また、上述の作業の際、型枠２０の上部から水が溢れ出ないように、適宜水を排出しながら行う。さらに、型枠２０の内部に張る水は、脱気水を使用する。これにより、型枠２０の内部に移す試料Ｘ（水で飽和済み）に空気が混入するのを防止することができる。
【００４６】
５つの脱気用容器１のうち、１つの脱気用容器１の試料を型枠２０に移し終えた後、図１０に示すように、上部側（図面上側）から型枠２０の内部にランマー２８を挿入する。このランマー２８を矢印Ｃで示す鉛直方向に何度も動かして試料Ｘを上部側から何度も突くことにより、この試料Ｘの突き固めを行う（図１の工程Ｓ４）。さらに、５つの脱気用容器１の収納部７に分けて入れた試料Ｘは、型枠２０の内部に全て移すと共に、全て突き固めを行う必要がある。そのため、本実施形態では、脱気用容器１の試料Ｘを型枠２０に移す工程と、前記突き固めの工程とを交互（計５回）に行うことで、型枠２０の内部に試料Ｘを積み重ねる。このように突き固めを行うことにより、試料Ｘを均等に突き固めることができる。上記突き固めにより、図１１に示すように、三軸試験用供試体Ｙ（以下、散点模様で示す）を完成させる。なお、供試体Ｙにおいて、突き固めを行った段階の境界線、つまり、１つの脱気用容器１の試料Ｘを型枠２０に移し終えた段階の境界線を点線で示し、後の図１２においても同様とする。
【００４７】
次に、完成した供試体Ｙを型枠２０ごと三軸試験装置に移動させて、図１２に示すように、供試体Ｙを三軸試験装置に設置する（図１の工程Ｓ５）。
【００４８】
三軸試験装置３０は、上盤４１と、台座４２と、ペデスタル３３と、キャップ３４と、支柱３２とで主要部が構成される。ペデスタル３３は台座４２に固定されており、キャップ３４は、上盤４１を貫通して載荷装置（図示省略）に連結されている。
【００４９】
また、台座４２からペデスタル３３に亘って脱気水供給孔３５および二酸化炭素（ＣＯ2）供給孔３６が形成され、上盤４２には二つの吸引孔３７、３８が形成されている。また、キャップ３４には、吸引孔３９が形成されている。なお、この吸引孔３９と上盤４１の吸引孔３８は連結部材４０（チューブなど）で連結されている。
【００５０】
上述した供試体Ｙの三軸試験装置３０への設置は、突き固めして作製した供試体Ｙ（図１１参照）を型枠２０ごと三軸試験装置３０に移動させてペデスタル３３に固定した後、型枠２０を取り外すことにより行う。供試体Ｙをペデスタル３３に固定した後、上盤４１と台座４２との間の空間は、鋼製の円筒カプセル３１で密封する。
【００５１】
上記のようにして三軸試験装置に設置した供試体Ｙには、台座４２の二酸化炭素供給孔３６から二酸化炭素を供給して、供試体Ｙの内部の空隙に残存する空気を二酸化炭素に置換する。次いで、台座４２の脱気水供給孔３５から脱気水を供給して、供試体Ｙの内部の空隙に存在する二酸化炭素を脱気水に溶解させる。また、上記操作は、連結部材４０で連結された吸引孔３８、３９から供試体Ｙの内部の空気を吸引することで、供試体Ｙに負圧（吸引力）を作用させた状態で行う。この負圧は、−２０ｋＮ／ｍ2〜−３０ｋＮ／ｍ2とする。
【００５２】
以上の工程を経て作製した供試体Ｙを用いて三軸試験を行う（図１の工程Ｓ６）。なお、図１に示すフロー図では、三軸試験装置３０に設置した後の供試体Ｙに脱気水や二酸化炭素を供給する工程は、本実施形態においては必ずしも必要ではないので、省略している。
【００５３】
本実施形態の場合、供試体Ｙを作製するための試料Ｘを、複数の脱気用容器１（図６参照）を用いて水で飽和させるため、この飽和した試料Ｘを突き固めて作製した供試体Ｙは、三軸試験装置に設置した後、従来のように、負圧を作用させながら脱気水を供給する工程が不要になる。そのため、供試体に負圧を作用させることで、供試体Ｙを構成する細かい粒子が、供試体Ｙの内部の空隙に存在する空気や供試体Ｙに供給される脱気水と共に供試体Ｙの外部へ吸引されて、供試体Ｙの粒度が変化することがない。この結果、供試体Ｙの強度を確保することができる。
【００５４】
上記のように、三軸試験装置に設置する供試体Ｙは、既に水で飽和された状態であるため、必ずしもこの供試体Ｙを脱気水で飽和させる必要がない。そのため、供試体Ｙの粒度の違いにより、供試体Ｙの飽和速度に差が生じるという従来の問題が生じることがない。また、供試体Ｙを作製するための試料Ｘは、水で浸した状態で飽和させるため、試料Ｘの粒度の違いによる飽和速度の差が生じにくい。
【００５５】
さらに、脱気用容器１の収容部７に入れた試料Ｘは、水で浸した状態にするため、水圧の作用を受けて、収容部７に作用させる負圧の影響を受けにくい。そのため、試料Ｘが脱気用容器１の収容部７の外部へ吸引されて、試料Ｘの粒度が変化することがない。
【００５６】
なお、脱気用容器１の収容部７に入れた試料Ｘは、水で浸した状態にするため、収容部７に負圧を作用させた際にも、水圧の作用により、負圧の影響を受けにくい。そのため、収容部に作用させる負圧は高め（−１００ｋＮ／ｍ2程度）に設定することができる。この結果、試料Ｘを飽和させるのに必要な時間を削減することができる。
【００５７】
脱気用容器１の収容部７に作用させる負圧は、本実施形態の場合、−９０ｋＮ／ｍ2〜−１００ｋＮ／ｍ2にするため、適度な時間で試料Ｘを水で飽和させることができる。負圧が−９０ｋＮ／ｍ2よりも低い（マイナス値で表される負圧の絶対値が小さい）と、負圧が低すぎて、試料Ｘを水で飽和させるのに必要な時間が長くなるおそれがある。一方、負圧が−１００ｋＮ／ｍ2よりも高い（マイナス値で表される負圧の絶対値が大きい）と、負圧が高すぎて、脱気用容器１の収容部７に存在する水が、収容部７の空気と共に収容部７の外部へ吸引されて、試料Ｘを水で飽和させるのが困難になるおそれがある。
【００５８】
また、本実施形態では、脱気用容器１の収容部７に入れる試料Ｘの層厚は、試料の最大粒径（試料を構成する粒子のうち最も大きい粒子の直径）の２倍〜２．５倍にする。そのため、試料Ｘを効率よく水で飽和させることができる。脱気用容器１の収容部７に入れる試料Ｘの層厚が試料Ｘの最大粒径の２．０倍よりも小さいと、層厚が薄すぎて、試料Ｘを水で浸した際、試料Ｘを構成する細かい粒子が水中に浮遊するおそれがある。これは、試料Ｘを水で浸すのが困難になる原因となる。一方、脱気用容器１の収容部７に入れる試料Ｘの層厚が試料Ｘの最大粒径の２．５倍よりも大きいと、層厚が厚すぎて、試料Ｘの全体を水で飽和させるのに必要な時間が長くなるおそれがある。
【００５９】
さらに、本実施形態、型枠２０は円筒状とし（図７参照）、脱気用容器１の収容部７に入れる試料Ｘの分量は、この試料Ｘにより作製する供試体Ｙの直径が試料Ｘの最大粒径の４倍〜５倍となるようにする。このため、三軸試験時に型崩れしにくく、かつ、三軸試験で信頼性の高い測定値を得ることができる供試体Ｙを作製することができる。試料Ｘにより作製する供試体Ｙの直径が試料Ｘの最大粒径の４倍よりも小さい場合、供試体Ｙが小さすぎて、三軸試験時に供試体Ｙに鉛直荷重を加えた際、供試体Ｙが型崩れすることが懸念される。一方、試料Ｘにより作製する供試体Ｙの直径が試料Ｘの最大粒径の５倍よりも大きい場合、供試体Ｙが大きくなりすぎて、三軸試験時に供試体Ｙに鉛直荷重を加えた際、供試体Ｙの全体に圧力を均等に加えるのが困難になることが懸念される。
【００６０】
複数の脱気用容器１の収容部７に負圧を作用させる方法としては、真空ポンプを１つの脱気用容器１のみに連結して負圧を作用させ、作業が終了すると、真空ポンプＰを別の脱気用容器１に連結して負圧を作用させ、これを脱気用容器１の数だけ（本実施形態であれば、５回）繰り返す方法がある。しかし、本実施形態のように、真空ポンプＰに取り付けられた連結部材１０に、コネクタ９を介して５つの脱気用容器１を並列接続すると、真空ポンプＰの作動により、全ての脱気用容器１の収容部７に同時に負圧を作用させることができる。そのため、５つの脱気用容器１に入れた試料Ｘを水で飽和させるのに必要な時間を削減することができる。また、この場合、５つの脱気用容器１の収容部７に均等負圧（本実施形態では−１００ｋＮ／ｍ2）を作用させることができる。
【００６１】
このように、５つの脱気用容器１の収容部７に均等負圧を作用させる場合、本実施形態のように、各脱気用容器１の収容部７に入れる試料Ｘを等しくすると、試料Ｘを飽和させるのに必要な時間を等しくすることができる。また、各脱気用容器１に入れた試料Ｘの飽和状態を等しくすることができる。
【００６２】
なお、本実施形態の場合、三軸試験装置３０に設置した供試体Ｙは、水で飽和された状態であるため、従来のように脱気水を供給する必要がない。しかし、本実施形態のように、三軸試験装置３０に設置した後の供試体Ｙにも脱気水を供給することにより、万が一、供試体Ｙの内部の空隙に空気が残存していたとしても、供試体Ｙの内部の空気を脱気水と置換できる。そのため、供試体Ｙを水で確実に飽和させることができる。この結果、三軸試験の測定値の信頼性を向上させることができる。
【００６３】
また、本実施形態では、三軸試験装置に設置した供試体Ｙに二酸化炭素を供給した後に供試体Ｙへ脱気水を供給するため、供試体Ｙを飽和させるのに必要な時間を削減することができる。これは、供試体Ｙに二酸化炭素を供給すると、供試体Ｙの内部の空隙に残存する空気が二酸化炭素に置換され、この状態で脱気水を供給することにより、二酸化炭素が脱気水に溶けて、二酸化炭素と脱気水を容易に置換することができるためである。
【００６４】
また、供試体Ｙへの脱気水を供給は、供試体Ｙに負圧を作用させた状態、つまり、真空ポンプＰを用いて吸引孔３８、３９から供試体Ｙの内部の空隙に存在する空気を吸引した状態で行う。この場合、供試体Ｙの内部の空隙に万が一空気が残存していても、この空気は、吸引孔３８、３９を介して供試体Ｙの外部へ吸引されるため、供試体Ｙの内部の空隙に残存した空気と脱気水が置換されやすくなる。この結果、供試体Ｙを脱気水で飽和させるのが極めて容易になる。
【００６５】
三軸試験装置３０に設置した供試体Ｙに真空ポンプＰで負圧を作用させる際、この負圧は、供試体Ｙに断続的に作用させる。この場合、負圧作用時に、供試体Ｙを構成する細かい粒子が、供試体Ｙの内部の空隙に存在する空気や供試体Ｙに供給される脱気水と共に吸引孔３８、３９を介して供試体Ｙの外部へ吸引されることがない。この結果、供試体Ｙの粒度が変化するのを防止して、供試体Ｙの強度を向上させることができる。
【００６６】
さらに、供試体Ｙに作用させる負圧は、−２０ｋＮ／ｍ2〜−３０ｋＮ／ｍ2とするため、強度に優れ、かつ、三軸試験で信頼性の高い測定値を得ることができる供試体Ｙを作製することができる。負圧が−２０ｋＮ／ｍ2よりも低いと、負圧が低すぎて、脱気水で供試体Ｙを飽和させるのに必要な時間が長くなるおそれがある。一方、負圧が−３０ｋＮ／ｍ2よりも高いと、負圧が高すぎて、供試体Ｙの内部の空隙に残存する空気や供試体Ｙに供給される脱気水と共に、供試体Ｙの細かい粒子が吸引孔３８、３９を介して供試体Ｙの外部へ吸引されて、供試体Ｙの粒度を変化させてしまうおそれがある。これは、供試体Ｙの強度の低下に繋がる。
【００６７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、これはあくまで例示であり、特許請求の範囲に記載の技術的思想を逸脱しないのであれば、適宜変更が可能である。
【００６８】
例えば、本実施形態では、図２に示すように、脱気用容器１の本体部２に形成した凹所４に、試料Ｘを入れるための収容部７としてプラスチック製のバケツを使用した。この場合、水で飽和させた試料Ｘを型枠２０に移す際、収納部７を本体部２の凹所４から取り外して行うことができるため、供試体Ｙを作成する際の作業性（作業のしやすさ、作業効率）が向上する。しかし、本体部２の凹所４の材質を適宜選択するなどして、凹所４を、試料Ｘを入れる収容部とすることもできる。
【００６９】
また、型枠２０は、本実施形態のような組立て式のものに限らず、本発明の目的を達成することができるのであれば、組立て式でない型枠など、特に限定されるものではない。さらに、試料Ｘを突き固めする手段は、ランマーのような突き固め用の機械を使用する方法に限られず、試験条件によっては、先端が円盤状の突き棒を用いて、人手で突き固めをするようにしてもよい。
【００７０】
そして、脱気用容器１は、本実施形態のような形状に限られず、既に述べた本発明の作用および効果を得ることができるのであれば、特に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７１】
１  脱気用容器
４  凹所
７  収容部
２０  型枠（供試体作製用）
３０  三軸試験装置
Ｘ  試料
Ｙ  供試体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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