(57)【要約】【課題】注水圧力を短いタイムラグで調整することができ、よって容易に精度の高いデータを採取することが可能になる岩盤の透水試験装置を提供する。【解決手段】岩盤に穿設された試験孔Ｈ内に配置されて試験孔内の試験区間Ａを区切るパッカー２と、パッカー２を貫通して試験孔Ｈ内に試験水を加圧供給するロッド１と、ロッド１内に挿入されてロッド内に試験水を流入させる注水管６と、注水管６に試験水を供給するポンプ７と、試験区間の圧力を検出する圧力検出手段５とを備え、かつ注水管６の先端部に、予め設定された圧力以下においては注水管を閉じるとともに、上記圧力を超えた際に開いて試験水をロッド１内に流入させる開閉バルブ１７を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
岩盤に穿設された試験孔内に配置されて当該試験孔内の試験区間を区切るパッカーと、このパッカーを貫通して上記試験孔内に試験水を加圧供給するロッドと、このロッド内に挿入されて上記ロッド内に上記試験水を流入させる注水管と、この注水管に上記試験水を供給するポンプと、上記試験区間の圧力を検出する圧力検出手段とを備え、
かつ上記注水管の先端部に、予め設定された圧力以下においては上記注水管を閉じるとともに、上記圧力を超えた際に開いて上記試験水を上記ロッド内に流入させる開閉バルブを設けたことを特徴とする岩盤の透水試験装置。
【請求項２】
上記開閉バルブは、上記圧力を設定するための圧力調整機構を備えていることを特徴とする請求項１に記載の岩盤の透水試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、岩盤に穿設された試験孔を利用して原位置透水試験を行う際に用いられる透水試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ダムサイトの基礎岩盤において、透水性の調査やグラウチング計画の立案を行う際には、ルジオン試験が実施されている（下記特許文献１参照）。
図４は、上記ルジオン試験に用いられる従来の透水試験装置を示すもので、この透水試験装置は、上記岩盤に穿設された試験孔Ｈ内に挿入されるパッカー３０と、このパッカー３０を貫通して試験孔Ｈ内に試験水を加圧供給するロッド３１と、このロッド３１内に挿入されてパッカー３０の下方の試験区間Ａ内に配置される圧力センサ３２と、ロッド３１内に試験水を流入させるビーカー３３とから概略構成されたものである。
【０００３】
なお、従来の他の透水試験装置として、上記ビーカー３３に代えて、ポンプから注入管を介して上記ロッド３１内に試験水を供給するとともに、上記注入管に試験水の流量を計測するための流量計を介装したものも多く用いられている。なお、図中符号３４は、圧力センサ３２からの検出信号を受信したり、パッカー３０の膨縮操作等を行うための制御装置である。
【０００４】
上記透水試験装置を用いてルジオン試験を行うには、試験孔Ｈに、先端にパッカー３０を外装したロッド３１を挿入し、所定の深度でパッカー３０を膨張させることにより試験区間Ａを画成した後に、圧力センサ３２の検出圧力を参照しつつビーカー３３からロッド３１内に試験水を供給して、当該試験圧力における試験水の注水流量を計測する。
【０００５】
この際に、試験水位Ｌを、図５に示すように段階的に上昇させることにより注水圧力を上昇させた後に、さらに段階的に降下させ、これと併行して各々の段階における注水流量をビーカー３３または上記流量計によって計測することにより、図６に示すような注水圧力と各圧力段階における試験区間Ａの単位長さ当たりの注水流量の関係を求め、これからルジオン値を算出して上記岩盤の透水性を評価している。
【０００６】
ところで、上記従来の透水試験装置にあっては、特に試験孔Ｈの深度が大きい場合に、圧力センサ３２の検出圧力を参照して、所定の注水圧力になるようにビーカー３３やポンプからロッド３１内に試験水を供給しても、当該試験水がロッド３１の管壁を伝って試験水位Ｌに到達するまでに長い時間を要することから、注水圧力に変動が生じて精度の高いデータを採取することが難しいという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０５−２３９８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、注水圧力を短いタイムラグで調整することができ、よって容易に精度の高いデータを採取することが可能になる岩盤の透水試験装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明に係る岩盤の透水試験装置は、岩盤に穿設された試験孔内に配置されて当該試験孔内の試験区間を区切るパッカーと、このパッカーを貫通して上記試験孔内に試験水を加圧供給するロッドと、このロッド内に挿入されて上記ロッド内に上記試験水を流入させる注水管と、この注水管に上記試験水を供給するポンプと、上記試験区間の圧力を検出する圧力検出手段とを備え、かつ上記注水管の先端部に、予め設定された圧力以下においては上記注水管を閉じるとともに、上記圧力を超えた際に開いて上記試験水を上記ロッド内に流入させる開閉バルブを設けたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記開閉バルブは、上記圧力を設定するための圧力調整機構を備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１または２に記載の発明によれば、ロッド内に注入管を挿入して、先端部の開閉バルブを試験水位の近傍に位置させた状態で、圧力検出手段からの検出信号に基づいてポンプから注入管に試験水を供給することにより、短いタイムラグで注水圧力を調整することができる。この結果、容易に精度の高いデータを採取することが可能になる。
【００１２】
この際に、予め開閉バルブが開く圧力を、試験孔の開口部（グランドレベル）における注入管の最も高い位置からロッド内における開閉バルブまでの試験水のヘッド圧よりも大きな圧力に設定することにより、上記開閉バルブの上方の試験水の圧力によって当該開閉バルブが開いてしまうことを防止することができる。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明のように、上記開閉バルブに上記設定圧力を調整することができる圧力調整機構を設けておけば、様々な深度の試験孔に対して、適宜上記開閉バルブの配置深度に応じた開閉圧力を設定することができて好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る透水試験装置の一実施形態を示す全体の概略構成図である。
【図２】図１の開閉バルブを示す縦断面図である。
【図３】本発明の実施例の結果を示すグラフである。
【図４】従来の透水試験装置を示す全体の概略構成図である。
【図５】ルジオン試験における注水圧力の変化を示すグラフである。
【図６】ルジオン試験によって得られた注水圧力と単位長さ当たりの注水流量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１および図２は、本発明に係る岩盤の透水試験装置の一実施形態を示すもので、図中符号１が、試験孔Ｈ内に挿入されるロッドである。
このロッド１は、下端部の外周に、膨張により試験孔Ｈの下方に試験区画Ａを画成するパッカー２が設けられると共に、上端部は２又に分岐されている。
【００１６】
そして、ロッド１の一方の分岐管１ａから、制御装置３から導出されたコントロールライン４が挿入され、上記試験区画Ａ内に垂下されたコントロールライン４の下端部に、圧力センサ（圧力検出手段）５が設けられている。なお、このコントロールライン４は、上記圧力センサ５に接続された検出信号の送信ラインや、パッカー２の操作用制御ライン等が内包されている。
【００１７】
また、ロッド１の他方の分岐管１ｂからは、ロッド１内に試験水を流入させる注水管６が挿入されている。そして、この注水管６の基端部に、上記試験水を供給する手動の復動ポンプ７が設けられている。
【００１８】
この復動ポンプ７は、シリンダ８内にピストン９が移動自在に設けられるとともに、シリンダ８の外部に延出されたピストンロッド１０が、手動の加圧ハンドル１１に連結されており、加圧ハンドル１１を支点１１ａ周りに搖動させることにより、ピストン９がシリンダ８内で往復移動するようになっている。
【００１９】
そして、この復動ポンプ７のピストン９を間に挟んだ前後のシリンダ室の吸入口に、それぞれタンク１２からの供給ライン１３が接続されている。ここで、供給ライン１３には、タンク１２から復動ポンプ７への流れのみを許容する逆止弁１３ａが介装されている。
【００２０】
また、タンク１２は、一定の断面積を有する容器で、内部に試験水が貯留されるとともに、その液面上は大気圧になっている。さらに、このタンク１２内には、水位センサ１４が設けられている。
【００２１】
他方、復動ポンプ７の両シリンダ室の吐出口には、それぞれ吐出側配管１５が接続されるとともに、これら吐出側配管１５が合流した上記注水管６が分岐管１ｂからロッド１内に導入されている。ここで、吐出側配管１５には、復動ポンプ７から注入管６への流れのみを許容する逆止弁１５ａが介装されるとともに、注水管６には、復動ポンプ７による試験水の圧力を計測するための圧力計１６が取り付けられている。
【００２２】
そして、注水管６の先端部には、開閉バルブ１７が取り付けられている。
図２は、この開閉バルブ１７を示すもので、図中符号１８が注入管６の先端に一体形成された大径の本体である。この本体１８には、注入管６の先端から徐々に拡径された傾斜面１８ａが形成されており、この傾斜面１８ａに対して接離自在に円錐状の弁体１９が設けられている。
【００２３】
この弁体１９は、円錐面にＯリング１９ａが固定されたもので、スプリング２０によってＯリング１９ａが本体１８の傾斜面１８ａ側に所定の圧力で押圧されている、さらに、スプリング２０と本体１８の先端との間には、本体１８に螺合された調整ネジ２１が設けられている。
【００２４】
これにより、調整ネジ２１を本体１８に締め込むと、スプリング２０が圧縮されてその押圧力が大きくなり、反対側に回転させるとスプリング２０の圧縮が緩和されて押圧力が小さくなるように構成されている。そして、この開閉バルブ１７においては、上記調整ネジ２１によってスプリング２０の押圧力が、試験孔Ｈの外部における注入管６の最も高い位置からロッド１内における開閉バルブ１７までの試験水のヘッド圧よりも幾分大きな圧力になるように設定されている。
【００２５】
また、この開閉バルブ１７の本体１８は、ケーシング２２内に収納されるとともに、本体１８の外周面には、ケーシング２２の外周面に穿設された孔部２２ａに連通する吹出口２３が周方向に間隔を置いた複数箇所に形成されている。
【００２６】
以上の構成からなる岩盤の透水試験装置においては、先ず試験孔Ｈ内にロッド１およびパッカー２を挿入し、パッカー２を膨張させて試験孔Ｈの内壁に圧着させることにより当該パッカー２の下方に所定の深さの試験区間Ａを画成する。
【００２７】
次いで、ロッド１内に注入管６を挿入して、先端部の開閉バルブ１７を計測すべき試験水位Ｌの近傍に位置させた状態で、圧力センサ５からの検出信号に基づいて復動ポンプ７の加圧ハンドル１１を搖動操作することにより、ピストン９を往復動させてタンク１２内の水を吸引し、加圧して吐出側配管１５から注水管６へと送る。
【００２８】
これにより、開閉バルブ１７に加わる試験水の圧力が上昇して、スプリング２０が圧縮されることにより、弁体１９が本体１８の傾斜面１８ａから離れて注水管６内の試験水が、吹出口２３および孔部２２ａからロッド１内に流出することにより、ロッド１内の水位が所定の試験水位Ｌまで上昇する。
【００２９】
このように、上記透水試験装置によれば、試験水位Ｌの近傍に配置した開閉バルブ１７からロッド１内に試験水を供給することにより、短いタイムラグで試験水位Ｌのレベル、すなわち注水圧力を調整することができるため、容易に精度の高いデータを採取することが可能になる。
【００３０】
また、予め開閉バルブ１７の調整ネジ２１によって、開閉バルブが開くスプリング２０の押圧力を、グランドレベルにおける注入管６の最も高い位置からロッド１内の開閉バルブ１７までの試験水のヘッド圧よりも大きな圧力に設定しているために、注水管６内の試験水のヘッド圧によって開閉バルブ１７が開いてしまうことを未然に防止することができるとともに、当該調整ネジ２１によって、様々な深度の試験孔Ｈに対して、適宜開閉バルブ１７の配置深度に応じた開閉圧力を設定することが可能になる。
【実施例】
【００３１】
ルジオン試験において設定圧力を管理するための実験として、試験孔Ｈを模した模擬試験孔を用いて、図１および図２に示した本発明に係る透水試験装置と、図４に示した従来の透水試験装置によって、10ｋPaの水位を約5分間維持する試験を実施した。
【００３２】
図３（ａ）は、本発明に係る透水試験装置を用いた場合の結果を示すものであり、図３（ｂ）は、従来の透水試験装置を用いた場合の結果を示すものである。
【００３３】
従来の透水試験装置は、ビーカーを利用して試験水位を一定に保つためにロッドの孔口から水を注ぎ入れる方法であるため、図３（ｂ）に見られるように、段階的に水位が上がり、10kPaの水圧にするのに約3分の時間がかかった。その後も、水圧を一定に保つため都度注水を行っているが水圧の変動は3kPa程度となった。
【００３４】
これに対して、本発明に係る透水試験装置においては、試験水位の直下に開閉バルブを位置させて復動ポンプにより注水しているため、水位の管理が容易にできる。この結果、所定水位に達する時間が短く、なおかつ試験水位の管理が容易にできるため、水圧の変動も1kPa程度となり、一定圧の保持に優れていることが判る。
【符号の説明】
【００３５】
１  ロッド
２  パッカー
５  圧力センサ（圧力検出手段）
６  注水管
７  復動ポンプ
１７  開閉バルブ
２０  スプリング
２１  調整ネジ
Ａ  試験区間
Ｈ  試験孔
Ｌ  試験水位
【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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