(57)【要約】      （修正有）【課題】高透水性の測定地盤の場合にも確実に透水性を測定できる透水試験装置を提供する。【解決手段】測定に必要な所定量の水が溜められる気密水筒１０ａの下端側周方向に均等な間隔で複数の注水口１１ｂ〜１１ｆ、上端側に空気流入口１６ａを設け、該空気流入口１６ａに対して上記気密水筒１０ａに沿う形で所定の長さの定水位保持管１７の上端側１７ａを接続すると共に、同定水位保持管１７の下端側空気導入口１７ｂを上記注水口１１ｂ〜１１ｆよりも所定寸法高い位置に開口させることによって、試験孔３０内の定水位状態を実現するようにした。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定に必要な所定量の水が溜められる気密水筒の下端側周方向に均等な間隔で複数の注水口、上端側に空気流入口を設け、該空気流入口に対して上記気密水筒に沿う形で所定の長さの定水位保持管の上端側を接続すると共に、同定水位保持管の下端側空気導入口を上記注水口よりも所定寸法高い位置に開口させることによって、試験孔内の定水位状態を実現するようにしたことを特徴とする地盤の透水試験装置。
【請求項２】
定水位保持管は、気密水筒の空気流入口に対して着脱可能に接続されるように構成されており、その長さを変えることにより、下端側空気導入口の複数の注水口からの高さを変えることができるようになっていることを特徴とする請求項１記載の地盤の透水試験装置。
【請求項３】
気密水筒下端側の複数の注水口を着脱可能に塞ぐ複数本の栓体を備え、これら栓体により使用する注水口の数を所望に設定できるようにししたことを特徴とする請求項１又は２記載の地盤の透水試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、所定レベル以上に透水性が高い高透水性地盤の透水性を確実に測定できるようにした地盤の透水試験装置の構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ため池堤防や河川堤防などの盛土構造物（堤体）には、その重要な機能の一つとして、水位変動と降雨時の雨水の浸透に対する安全性が要求される。この水理学的な安全性を支配するのは当該地盤の透水性であり、これを適切に管理し検査するためには、当該地盤の透水性を、簡便に、かつ精度よく測定できる透水試験装置が必要となる。
【０００３】
このような地盤の透水試験装置として、従来からいわゆるマリオットサイフォン式の試験装置が知られている。この試験装置では、水位測定用の水を気密状態で貯留可能なタンク構造の気密水槽と、該気密水槽内であって上記水位測定用の水の水面よりも下方に一端側の開口が開口されていると共に、試験孔内に他端側の開口が配置された注水管と、上記試験孔内の水の水位が下がった場合に上記気密水槽内に空気を導入し、上記注水管を介して上記気密水槽から上記試験孔内に水を補給することによって、上記試験孔内の水の水位を略一定に保持する定水位保持管と、上記気密水槽内の水の水位を測定する水位センサーとを備えて構成されている。
【０００４】
そして、上記定水位保持管は、上記気密水槽内であって上記水位測定用の水の水面よりも上方に一端側の開口が開口されていると共に、上記試験孔中の水の定水位面に対応して他端側の開口が配置されている（特許文献１を参照）。
【０００５】
この場合、上記定水位保持管の他端側の開口が上記試験孔内の水により閉塞されている間は上記気密水槽内の気密状態が保たれるので、上記水位測定用の水の水位は変化せずに一定のまま保持されるが、上記地盤内への浸透により上記試験孔内の水の水位が下がると上記定水位保持管の他端側の開口から上記気密水槽内に空気が入り込むこととなる。
【０００６】
これにより、上記注水管から上記試験孔に上記注水管を介して水が補給され、上記水位測定用の水の水位が下がると共に上記試験孔内の水の水位が上がり、上記定水位保持管の他端側の開口は再び試験孔内の水により閉塞される。
【０００７】
その結果、上記気密水槽は再び気密状態となり、上記注水管からの注水が止まり、上記水位測定用の水の水位変化は停止する。その後も、上記試験孔内の水の地盤への浸透が継続されるので、上述のような現象が繰り返されることになり、上記水位測定用の水の水位変化が上述の水位センサーにより測定される。そして、この所定時間内の水の減少量から透水度合（透水性）が判定される。
【０００８】
ところが、このような透水試験装置の場合、装置本体であるタンク構造の大きな気密水槽、長さの長い定水位保持管や注水管などの複数の部品が必要であり、しかも、それらの内の定水位保持管と注水管の両端を相互に所定の高さ関係をもって気密水槽および試験孔内に開口させた状態で設置しなければならず、しかも装置本体であるタンク構造の気密水槽を試験孔外の測定地盤上に水平に設置することが必要である。
【０００９】
したがって、試験装置の構成が複雑で、扱いにくいとともに、設置や測定作業も繁雑になる。
【００１０】
また、空気導入用の定水位保持管および注水管は、それぞれ長さが長いだけでなく、気密水槽〜試験孔間において、水平方向から垂直方向下方に直交状態で曲成されており、流通抵抗が大きく、流通過程でカルマン渦を生じやすく、流れが乱れやすい。そのため、応答性が悪く、測定精度にかける問題がある。
【００１１】
そこで、本願発明者は、このような事情にかんがみ、測定装置本体となる円筒体よりなる気密水槽と、該気密水槽の上端側に設けられたシール可能な給水口と、上記気密水槽の下端側周方向に設けられた複数の開口とからなり、同構成の気密水槽を所定量の水を貯留した地盤側試験孔内に設置し、上記気密水槽下端側の複数の開口をマリオットサイフォン式の定水位保持管および注水管として機能させることにより、上記試験孔を設けた地盤の透水性に応じて上記気密水筒内の水位量を減少させ、同水位量の減少度合から当該試験地盤の透水性を正確に測定できるようにした透水試験装置を提案した（特許文献２を参照）。
【００１２】
この透水試験装置によると、装置本体となる気密水槽の下端側に設けられた開口が、従来のマリオットサイフォン式透水試験装置の定水位保持管および注水管として機能するので、従来のように装置本体であるタンク構造の気密水槽とは別に直角に曲成した長い定水位保持管や注水管を設ける必要がなくなる。また、管路がないので、空気の流入および水の流出が迅速で、応答性が高い。
【００１３】
特に、装置そのものが基本的に小径の１本の円筒体（気密水筒）で構成されるので、構造が簡単になり、大きくコストが低減される。また、持ち運びも便利で、その円筒体自体（気密水筒自体）を直接対象地盤の試験孔内に挿入し、同試験孔内に準備した所望の設置台上に水平に設置しさえすれば足りるので、測定作業も容易になる、などのメリットがあり、すでに使用されている。また、地盤工学会での規格化も検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１０−１６３８０１号公報（明細書第５〜６頁、図１）
【特許文献２】特開２０１２−１２７６７３号公報（明細書第５〜７頁、図１〜図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記透水試験装置の場合、上記の如く、装置としては円筒体構造の気密水筒１本で足り、同円筒体構造の気密水筒下端側の複数の開口を所定のシール手段でシールした後に、上端側開口を給水口として測定用の水を入れ、その後、蓋をしてシールし、所定量の水（定水位量の水）を貯留した地盤側試験孔内に直接設置して、下端側の複数の開口を試験孔内の水中に開放する。
【００１６】
すると、気密水筒下端側の複数の開口がマリオットサイフォン式の定水位保持管および注水管として機能し、地盤への浸透により試験孔内の水が減少して気密水筒下端側の複数の開口が開放されると、同開口から気密水筒内に空気が入り、その流入量に対応して同開口から気密水筒内の水が試験孔内に注水されて再び同開口が水で閉じられ、試験孔内が定水位状態となる。同定水位状態から試験孔内の水が浸透により減少すると、上記開口が再び大気に開放され、それにより気密水筒内に空気が入り、注水が生じて定水位状態が保持される。この作用を繰り返すことにより、地盤の透水性に応じて上記気密水筒内の水位量を減少させ、同水位量の減少度合から当該試験地盤の透水性を測定することができる。
【００１７】
したがって、上記気密水筒の筒体容積（直径および高さ）を砂礫層などの透水性の高い地盤に対応した大きな容積のものに形成しておけば、理論的には所定オーダー以上（たとえば透水係数が１０のマイナス３乗メートル／秒レベル）の高透水性の地盤の透水性をも測定できることになり、低透水性の地盤から高透水性の地盤まで測定範囲を広げることが可能である。
【００１８】
しかし、同構成の場合、次のような問題があり、砂礫層など、所定オーダー以上（上記透水係数が１０のマイナス３乗メートル／秒レベル）の高透水性の地盤の透水性の測定には対応することができなかった。
【００１９】
（１）気密水筒下端側の複数の開口の開口面積および数を中低透水性の地盤に対応したものに形成すると、上記所定オーダー以上に単位時間当たりの浸透量が大きい高透水性の地盤には対応することができず、気密水筒内への単位時間当たりの空気流入量および気密水筒内から試験孔内への単位時間当たりの注水量が不足し、試験孔内に定水位状態を形成することができない。
【００２０】
（２）上記（１）の問題を解決するために、気密水筒下端側複数の開口の開口面積を拡大し、また周方向の設置数を多くすることが考えられる。そのようにすると、ある程度の注水量の増大が期待される。しかし、同構成の場合、気密水筒下端側の開口が、定水位実現のための空気流入口と注水口を兼ねている。そのため、同開口が大気に開口されると、先ず空気が流入し、同空気が気泡となって気密水筒内上方の負圧空間まで所定の時間をかけて上昇し、当該負圧空間の負圧を下げる。そして、その負圧低下量に応じて、上記開口から水が注出される。これが連続的に繰り返されて、定水位状態が間欠的に維持される。
【００２１】
すなわち、同構成の場合、試験孔内の水が減少して、気密水筒下端側の開口が大気に開放されると、直ぐに気密水筒内に空気が流入し始め、空気が流入し始めると注水も始まることになり、空気の流入と注水が１つの開口で同時に行われ、気密水筒内を多くの気泡が上昇しながら注水が進行するようになっている。したがって、同開口が完全に空気流入口又は注水口となることがなく、その開口面全体が有効に空気流入手段又は注水手段として機能していない。そのため、気密水筒内上部の空気流入空間（液面）は大気圧状態に維持されることがなく、常に負圧状態のままであり、本来の水圧を開口からの注水速度に生かすことができていない。
【００２２】
したがって、単に気密水筒下端側の開口面積を拡大し、また口数を増やしたとしても、有効に注水速度を向上させることはできず、試験孔内の水の減少速度に対して気密水筒からの注水速度を追随させることができない。その結果、定水位状態を実現することができない。
【００２３】
本願発明は、このような問題を解決するためになされたもので、測定に必要な量の水が溜められる気密水筒の下端側に注水口、上端側に空気流入口を設け、両者を独立したものとすることによって、それぞれの開口面積および数を有効に測定地盤の透水性に対応した空気流入量および注水量を実現することができるものとするとともに、空気流入口に対して所定の長さの定水位保持管を接続し、同定水位保持管の下端を注水口よりも所定寸法高い位置で開口させることによって、定水位状態でない場合には気密水筒内の液面を大気圧状態に維持できるようにして注水口からの注水速度を向上させた透水試験装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本願発明は、上記従来の課題を解決するために、次のような有効な課題解決手段を備えて構成されている。
【００２５】
（１）請求項１の発明の課題解決手段
この発明の課題解決手段は、測定に必要な所定量の水が溜められる気密水筒の下端側周方向に均等な間隔で複数の注水口、上端側に空気流入口を設け、該空気流入口に対して上記気密水筒に沿う形で所定の長さの定水位保持管の上端側を接続すると共に、同定水位保持管の下端側空気導入口を上記注水口よりも所定寸法高い位置に開口させることによって、試験孔内の定水位状態を実現するようにしたことを特徴としている。
【００２６】
このような構成の場合にも、上記定水位保持管および注水口を、従来同様のマリオットサイフォン式の定水位保持管および注水管として機能させることができ、上記気密水筒を所定量の水を貯留した地盤側試験孔内に設置し、同試験孔内の水が上記定水位保持管の下端側空気導入口位置によって規定される定水位状態となるように上記複数の注水口から注水作用を生じさせたときの当該気密水筒内の水の減少度合いから対象地盤の透水性を測定することができる。
【００２７】
特に、上記構成の場合、従来のものと異なり、測定に必要な所定の量の水が溜められる気密水筒の下端側に複数の注水口、上端側に空気流入口がそれぞれ独立して設けられている。したがって、空気流入口の開口面積、複数の注水口のトータルの開口面積の各々を有効に測定地盤の透水性に対応した空気流入量および注水量を実現することができるものに設定することができる。
【００２８】
また、それら各開口が完全に空気流入口又は注水口として機能するので、その開口面全体が有効に空気流入手段又は注水手段として作用する。そのため、試験孔内に貯留された水が地盤内に浸透して定水位面より減少すると、試験孔内の定水位レベルを規定している定水位保持管の下端側空気導入口が大気に開放され、定水位保持管を介して空気流入口より気密水筒内上部に空気が流入し、気密水筒内上部の液面に大気圧が作用するようになる。その結果、トリチェリの定理から明らかなように、気密水筒内の水本来の水圧（水頭）により、注水速度を有効に向上させることができるようになり、上記のような高透水性地盤に対応した注水速度を実現することができる。
【００２９】
しかも、上記の構成の場合、気密水筒内に空気を流入させる上記定水位保持管の下端側空気導入口は、上記気密水筒下端側の注水口よりも所定寸法高い位置に開口されている。したがって、試験孔内の水が減少して、定水位状態が維持されなくなると、上記定水位保持管、空気流入口を介した大気圧状態下での有効な試験孔内への注水（地盤への浸透速度を超えた）により、次第に試験孔内の水位が定水位状態に復帰するが、完全に定水位状態に復帰して定水位保持管の下端側空気導入口が水により塞がれるまでは、空気流入口を介して気密水筒内上部に空気が流入し続け、気密水筒内上部の液面が大気圧状態に維持されるので、上記注水口の有効な注水速度はそのまま維持され、十分な量の注水が行われる。
【００３０】
これらの結果、測定地盤が先に述べたような所定オーダー以上の高透水性地盤であった場合にも、試験孔内の水の減少速度に対して気密水筒からの注水速度を有効に追随させることが可能となり、試験孔内に測定に必要な定水位状態を速やかに実現することができる。
【００３１】
（２）請求項２の発明の課題解決手段
この発明の課題解決手段は、上記請求項１の発明の課題解決手段において、定水位保持管は、気密水筒の空気流入口に対して着脱可能に接続されるように構成されており、その長さを変えることにより、下端側空気導入口の複数の注水口からの高さを変えることができるようになっていることを特徴としている。
【００３２】
定水位保持管の下端側空気導入口の複数の注水口からの高さは、試験孔内の容積と地盤の透水係数に対応して当該試験孔内に繰り返し安定した定水位状態を実現するために必用な注水口からの注水量（注水時間）を規定するものである。試験孔の直径及び深さは、地盤工学会の基準で規定されており（例えば３０ｃｍ×３０ｃｍ）、基本的には当該地盤の透水係数に応じて寸法が設定される。
【００３３】
地盤の透水係数が高いほど、試験孔内の水の浸透速度、浸透量が大きく、定水位状態を実現するために必用な注水口からの注水量（注水時間）は大きくなる。したがって、定水位保持管の下端側空気導入口の複数の注水口からの高さを高くする必要がある。他方、地盤の透水係数が低ければ低いほど、試験孔内の水の浸透速度、浸透量は小さく、定水位状態を実現するために必用な注水口からの注水量（注水時間）は小さくて済む。したがって、定水位保持管の下端側空気導入口の複数の注水口からの高さも低くて足りる。
【００３４】
したがって、以上の構成によると、その長さが異なる複数本の定水位保持管を準備しておき、測定しようとする地盤の透水レベルに応じて付け替えるようにすると、下端側空気導入口の複数の注水口からの高さを任意に変えることができ、共通の気密水筒を用いて、上述のような透水係数の高い地盤から低い地盤までの広い範囲での透水試験に対応することができるようになる。
【００３５】
（３）請求項３の発明の課題解決手段
この発明の課題解決手段は、上記請求項１又は２の発明の課題解決手段において、気密水筒下端側の複数の注水口を着脱可能に塞ぐ複数本の栓体を備え、これら栓体により使用する注水口の数を所望に設定できるようにしている。
【００３６】
このような構成によると、気密水筒下端側の複数の注水口のトータルの断面積、単位時間当たりの注水量を適切に調節することができるようになり、共通の気密水筒を用いて、透水係数の高い地盤から低い地盤までの広い範囲での透水試験に対応することができるようになる。
【発明の効果】
【００３７】
以上の結果、本願発明の地盤の透水試験装置によると、たとえば上述した透水係数が所定オーダー（１０のマイナス３乗メートル／秒レベル）の高透水性地盤の場合にも、十分な注水量、注水速度を確保することができ、略確実に透水性を測定することができるようになる。
【００３８】
また、同透水試験装置では、一つの試験装置で、対象地盤の透水性が極度に高い場合から低い場合まで、幅広く、高精度に対応して測定できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】気密水筒の下端側に複数の注水口、上端側に空気流入口を設け、空気流入口に対して定水位保持管を接続すると共に、同定水位保持管の下端側空気導入口を複数の注水口よりも所定寸法高い位置で開口させた本願発明の実施の形態に係る地盤の透水試験装置の構成を示す正面図である。
【図２】同試験装置の平面図である。
【図３】同試験装置の装置本体の下端側複数の注水口部分における水平断面図である。
【図４】同試験装置における定水位保持管（気密水筒の空気流入口に対し、接続パイプを介して着脱可能に接続される長さＬを異にする３種類の定水位保持管）の構成を示す図である。
【図５】同試験装置を測定対象である地盤側の試験孔内に設置し、実際に透水試験を行っている状態における試験装置および地盤側試験孔相互の関係と作用を示す説明図である。
【図６】気密水筒の下端側に複数の注水口、上端側に空気流入口を設け、空気流入口に対して定水位保持管を接続すると共に、同定水位保持管の下端側空気導入口を複数の注水口位置で開口させた本願発明の実施の形態に近い地盤の透水試験装置（性能検討例）の構成を示す正面図である。
【図７】本願発明の実施の形態に係る地盤の透水試験装置において、気密水筒下端側複数の注水口の閉口に使用される複数の栓部材および同複数の栓部材を保持する栓ホルダーの構成を示す斜視図である。
【図８】図８中の栓部材の一つの構造を拡大して示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、添付の図面を参照して、本願発明の実施の形態（構成及び作用）について、詳細に説明する。この本願発明の実施の形態に係る地盤の透水試験装置は、従来に比べて、その測定範囲を大きく拡大し、先に説明したような所定オーダー以上の高透水係数の地盤の透水性をも正確に測定できるようにしたことを特徴としている。
【００４１】
添付の図１〜図４は、同本願発明の実施の形態に係る地盤の透水試験装置の装置本体および各部の構成を、図５は、同試験装置を用いた透水試験状態を、図６は、本願発明の実施の形態に係る地盤の透水試験装置の装置本体の構成に近い対比例の構成を、図７および図８は、同透水試験装置の装置本体に用いる附属品の構成を示している。
【００４２】
すなわち、この実施の形態に係る地盤の透水試験装置の装置本体１０は、たとえば図１〜図３に示すような、長さ（高さ）Ｈ、内径Φのアクリル樹脂製で透明な正円筒体構造の気密水筒１０ａを中心として構成されており、同気密水筒１０ａは、その下部側開口端部を底板１０ｂにより、上部側開口端部を天板１０ｃにより、それぞれ気密にシールされている。下部側開口端部をシールしている底板１０ｂは、測定地盤Ｇの試験孔３０内に脚部１５ａ，１５ａ・・を有して水平に設置された台座１５上に載置するのに適した形状および大きさのものに構成されている（図５を参照）。
【００４３】
また、同気密水筒１０ａの底板１０ｂ側端部（下端側端部）には、複数の注水口１１ａ〜１１ｌ（本例では１２個）が、周方向に一定の間隔をおいて、かつ半径方向の内外方向に貫通する状態で設けられている（図３の断面図を参照）。これら複数の注水口１１ａ〜１１ｌは、それぞれ断面円形の開口よりなっていて（図１の正面図を参照）、それぞれ複数本の栓部材２２，２２・・（図７および図８を参照）を着脱可能に挿入することにより、任意に閉口（止水）することが可能となっている（後述）。
【００４４】
この栓部材２２，２２・・は、たとえば図７および図８に示すように、ゴム製の栓本体２２Ａを中心とし、同栓本体２２Ａに対して線材（チェーン等）２２Ｂを介して係止用のリング部材２２Ｃを連結したものとなっており、それぞれリング部材２２Ｃを介して、ホルダー部材であるワイヤーリング２１により纏めて保持されるようになっている。ワイヤーリング２１は、連結具２１ａにより着脱可能となっており、必用な個数の栓部材２２，２２・・を挿通保持し得るように構成されている。図７中の符号２０は、そのように構成された栓部材ホルダーを示している。
【００４５】
上記栓部材２２の栓本体２２Ａの先端２２ａ部分は、先細の円錐台構造となっており、上記複数の注水口１１ａ〜１１ｌに挿入されて確実にシール機能を果たすと同時に、抜くことが容易なように構成されている。
【００４６】
上記複数の注水口１１ａ〜１１ｌの内の使用する開口数（止水数）は、たとえば測定対象たる地盤の透水係数に対応して所望に選択設定（調節設定）され、この実施の形態の場合、すでに述べたような所定オーダー以上に透水係数が高い高透水性の地盤（透水係数が１０のマイナス３乗メートル／秒オーダー）Ｇの場合には、その全ての注水口１１ａ〜１１ｌを開口させて使用する一方、中・低透水係数（透水係数が１０のマイナス６乗〜８乗メートル／秒オーダー程度）の測定地盤Ｇの場合には、たとえば所定の間隔で６個ないし３個の開口に制限して使用される。そのため、この実施の形態では、上記複数の注水口１１ａ〜１１ｌ各々の開口の断面積及び個数は、それら全ての注水口１１ａ〜１１ｌを開口させた場合において、測定対象とされる最も高い透水係数の地盤の透水性の測定が可能なように設定されている。
【００４７】
他方、上記気密水筒１０ａの天板１０ｃ側端部（上端側端部）の周方向一側には、空気流入口１６ａが設けられており、該空気流入口１６ａに対して上記気密水筒１０ａの外周に沿う形で所定の長さの定水位保持管１７の上端１７ａが接続されている。上記空気流入口１６ａは、基本的には上記気密水筒１０ａの側壁に半径方向の内外方向に貫通する開口を形成したものであるが、この実施の形態では、同開口部分に図示のような円弧状に曲成した接続パイプ（中間パイプ）１６の上端１６ａ部分を嵌合固定し、同接続パイプ１６の上端１６ａ内の開口を空気流入口１６ａとして構成している。また、同様にして上記接続パイプ１６の下端１６ｂが上記定水位保持管１７の上端１７ａの嵌合部（外嵌部）に構成されており、当該接続パイプ１６の下端１６ｂに対して上記定水位保持管１７の上端１７ａが着脱可能に嵌合（外嵌）されて接続されている。これにより、上記定水位保持管１７は、上記接続パイプ１６の緩やかな円弧部１６ｃを介して、上記気密水筒１０ａ上端の空気流入口１６ａに接続されることになり、上記定水位保持管１７から空気流入口１６ａ、空気流入口１６ａから気密水筒１０ａ内に供給される空気が、流通抵抗なくスムーズに供給されるようになっている。
【００４８】
この場合、上記空気流入口１６ａの口径、すなわち接続パイプ１６の内径は、測定対象とされる最も高い透水係数の地盤の透水性の測定が可能な寸法に設定されている。接続パイプ１６の内径は、複数の注水口１１ａ〜１１ｌからの注水時において、その注水速度を規定する空気の流入量を左右する。上述のように透水性が高い地盤では特に注水速度の高さが要求され、それに対応した空気量の流入が必要である。一方、だからと言って、内径を大きくし過ぎると、気密水筒１０ａの容積や複数の注水口１１ａ〜１１ｌの断面積との関係で、すでに述べたマリオットサイフォンとして機能しなくなり、定水位状態が実現できなくなる。したがって、上記空気流入口１６ａの口径、すなわち接続パイプ１６の内径は、高透水性地盤の透水性の測定に対応した単位時間当たりの空気流入量が確保できて、かつ有効なマリオットサイフォン機能を実現することができる寸法のものに設定されている。
【００４９】
一方、上記定水位保持管１７は、所定の長さＬを有して構成されており、その下端側空気導入口１７ｂは、上記気密水筒１０ａ下端側の複数の注水口１１ａ〜１１ｌの開口位置よりも所定寸法ｈだけ高い位置において開口されている（図１参照）。
【００５０】
この実施の形態の場合、上記定水位保持管１７は、たとえば図４に示すように、その長さＬが異なる３種類のものが準備されており（Ｌ１〜Ｌ３）、それらの何れかを選んで、上記接続パイプ１６の下端１６ｂに着脱可能に接続（嵌合）することにより、その下端側空気導入口１７ｂの上記気密水筒１０ａ下端側複数の注水口１１ａ〜１１ｌからの高さｈを低中高３段階に変えることができるようになっている。そして、それによって、試験孔３０内に貯留する水の定水位レベル（図５参照）を低中高の３段階に設定するようになっている。
【００５１】
すなわち、透水試験状態を示す図５の構成から明らかなように、測定地盤Ｇに形成される試験孔３０の直径及び深さは地盤工学会の基準により規定されており（３０ｃｍ×３０ｃｍ）、その台座１５の設置位置が一定であるとすると、当該透水試験時における定水位面のレベルは、上記定水位保持管１７の下端側空気導入口１７ｂの開口位置（上記気密水筒１０ａ下端側複数の注水口１１ａ〜１１ｌからの高さ）ｈによって決まることになる。
【００５２】
したがって、この定水位保持管１７の下端側空気導入口１７ｂの開口位置（定水位レベル）ｈ、すなわち使用する定水位保持管１７の長さは、結局のところ、測定地盤Ｇの透水係数に応じて選択されることになり、透水係数が低い低透水性地盤の場合には、その長さが長く、空気導入口１７ｂの開口位置ｈが最も低い図４のＬ１タイプのものが、また透水係数が中レベルの中透水性地盤の場合には、同図４のＬ１よりも所定寸法ａだけ長さが短かく、空気導入口１７ｂの開口位置ｈが同寸法ａだけ高くなる図４のＬ２タイプのものが、また透水係数が所定オーダー以上（１０のマイナス３乗メートル／秒オーダー程度）に高い高透水性地盤の場合には、図４のＬ１よりも所定寸法ｂ（ｂ＞ａ）だけ長さが短かく、複数の注水口１１ａ〜１１ｌからの空気導入口１７ｂの開口位置ｈが最も高くなる図４のＬ３タイプのものが選ばれる。
【００５３】
これによって、図５の試験孔３０内には、当該測定地盤Ｇの透水係数に応じた適切な量の水が定水位として貯留されることになる。この定水位保持管１７の下端側空気導入口１７ｂの開口高さ（定水位レベル）ｈは、また測定状態において、上記気密水筒１０ａ下端側複数の注水口１１ａ〜１１ｌの位置を基準レベルとして、試験孔３０内において、それよりも水位が低下した時から定水位状態に復帰するまでの複数の注水口１１ａ〜１１ｌからの注水量、注水時間を規定することになり、高透水性地盤の場合には、上記定水位保持管１７の下端側空気導入口１７ｂの開口高さ（定水位レベル）ｈが大きく、定水位状態に復帰するまでの注水口１１ａ〜１１ｌからの注水量、注水時間が大きく設定されることになる。
【００５４】
また、上記装置本体１０を構成する気密水筒１０ａの外周面（正面側外周面）には、その下端側から上端側にかけて当該気密水筒１０ａ内の透水試験時において減少する水量の変化を読み取るための水量目盛（水位目盛）１３が設けられている。
【００５５】
以上のような構成の場合にも、上記定水位保持管１７および複数の注水口１１ａ〜１１ｌを、従来同様のマリオットサイフォン式の定水位保持管および注水管として有効に機能させることができ、たとえば図５に示すように、上記気密水筒１０ａを当該測定地盤Ｇの透水係数に応じた定水位付近まで水Ｗ１を貯留した試験孔３０内の台座１５上に水平に設置し、その後、試験孔３０内の水Ｗ１を測定地盤Ｇに浸透させ、上記定水位保持管１７の下端側空気導入口１７ｂの上記複数の注水口１１ａ〜１１ｌからの高さｈによって規定される定水位状態となるように、上記複数の注水口１１ａ〜１１ｌから注水作用を生じさせたときの上記気密水筒内１０ａ内の水の減少度合いから当該測定地盤Ｇの透水性を測定することができる。
【００５６】
特に、以上の構成の場合、従来のように注水口と空気流入口を兼用させ、気密水筒内に侵入する気泡を利用して負圧状態で注水するようにしたものと異なって、測定に必要な所定の量の水（測定水）Ｗ２が溜められる気密水筒１０ａの下端側に複数の注水口１１ａ〜１１ｌ、上端側に空気流入口１６ａがそれぞれ独立して設けられている。したがって、空気流入口１６ａの開口面積、複数の注水口１１ａ〜１１ｌのトータルの開口面積の各々を有効に（余裕を持って）測定地盤Ｇの透水性に応じた空気流入量、注水量を実現することができるものに設定することができる（例えば、従来の２倍程度に）。従来の場合、仮に開口の個数を２倍にしても、それぞれが空気の導入と水の注出を兼ねているために、それぞれの機能の開口面積が単独で２倍になるわけではなく、開口面積の拡大には制約があった。また、開口面積の拡大には、本来的に周方向寸法の制約があるので、兼用構成での開口面積の拡大には根本的な限界があった。
【００５７】
しかし、本実施の形態では、相互に独立した各開口１６ａ、１１ａ〜１１ｌが完全に空気流入口又は注水口単体として機能し、その開口面全体が有効に空気流入手段又は注水手段として作用する。そのため、試験孔３０内に貯留された水Ｗ１が測定地盤Ｇ内に浸透して定水位面より減少すると、試験孔３０内の定水位レベルを規定している定水位保持管１７の下端側空気導入口１７ｂが大気に開放され、定水位保持管１７内の水が気密水筒１０ａ内に逆流すると共に、同定水位保持管１７から接続パイプ１６を介して空気流入口１６ａより気密水筒１０ａ内上部に空気が速やかに流入し、気密水筒１０ａ内上部の液面（図５中のＷ２面参照）に大気圧が作用するようになる。この大気圧は、次に述べる注水口１１ａ〜１１ｌからの注水により試験孔３０内の水量が増えて上記定水位保持管１７の下端側空気導入口１７ｂ内に水が所定量浸入する定水位状態への復帰まで作用する。
【００５８】
このように定水位保持管１７の下端側空気導入口１７ｂが大気に開放され、気密水筒１０ａ内上部の液面に大気圧が作用するようになると、気密水筒１０ａ内の水の高さ（複数の注水口１１ａ〜１１ｌから液面までの高さ）Ｈ１に応じた水圧が複数の注水口１１ａ〜１１ｌに作用し、同複数の注水口１１ａ〜１１ｌから試験孔３０内への注水が始まる。この場合、複数の注水口１１ａ〜１１ｌの開口位置は、上記定水位保持管１７の下端側空気導入口１７ｂの開口位置よりも寸法Ｈだけ低いので、定水位保持管１７の下端側空気導入口１７ｂが大気に開放されても、試験孔３０内の水の減少当初は複数の注水口１１ａ〜１１ｌの開口部に未だ試験孔３０内の水圧が僅かに作用する。
【００５９】
しかし、上述した所定オーダー以上の高透水係数の測定地盤Ｇの場合には、水の浸透速度が速いので、同複数の注水口１１ａ〜１１ｌの開口部も直ぐに大気に開放される。その結果、試験孔３０内の水の水圧の影響を受けることなく複数の注水口１１ａ〜１１ｌの開口部から試験孔３０内に、上記気密水筒１０ａ内の水Ｗ２の高さ（水圧）Ｈ１に応じた高流速での速やかな注水（測定地盤Ｇへの水Ｗ１の浸透速度を超えた）が行われる。この試験孔３０内の水Ｗ１の水圧の影響を受けることのない注水は、同注水により試験孔３０内の水位が当該複数の注水口１１ａ〜１１ｌの開口部を超えて増水するまで継続する。この間の複数の注水口１１ａ〜１１ｌのからの注水速度（その高さ）は、たとえばトリチェリの定理（大気圧状態下におけるｖ＝√２ｇＨ、ｖは所定の水位の水槽の水流出口からの水の流出速度、ｇは重力加速度、Ｈは同水槽の水流出口から液面までの高さ）によって証明される。
【００６０】
すなわち、図５の試験孔３０を形成した測定地盤Ｇの透水係数が所定オーダー（１０のマイナス３乗メートル／秒）以上に高くて、試験孔３０内の水Ｗ１の水位の低下が急速な場合、定水位保持管１７の大気への開放に続いて複数の注水口１１ａ〜１１ｌも時を置かずに大気に開放される。そこで、同状態における気密水筒１０ａ内の大気に開放された液面（Ｗ２の上面）と複数の注水口１１ａ〜１１ｌとの間にベルヌーイの定理を適用すると、気密水筒１０ａ内の液面および複数の注水口１１ａ〜１１ｌの開口面共に大気圧であり、複数の注水口１１ａ〜１１ｌからの水の流出速度（注水速度）は、トリチェリの定理により√２ｇＨ１で示され、物体を高さＨ１から自由落下させた時に当該物体が得る速度に等しい。
【００６１】
したがって、本実施の形態の場合、上記気密水筒１０ａ内の水Ｗ２の高さ（水圧）Ｈ１が複数の注水口１１ａ〜１１ｌからの水Ｗ２の流出速度（注水速度）を正圧状態において有効に向上させることになる。その意味では、少なくとも、この状態における上記気密水筒１０ａは、正確には気密水筒ではなく、オープン水筒として機能することになる。この状態では、気密水筒１０ａ内に、より多くの空気が流入し（単位時間当たり）、試験孔３０内に、より多くの水が供給される（同）ことになる。
【００６２】
これに対し、従来の構成（特許文献２）の場合、気密水槽内の液面空間が大気圧になることはなく、常に負圧状態であり（気密水槽状態が継続）、同負圧状態において注水状態にある複数の開口から空気が気泡の形で侵入し、同侵入した空気分だけ注水されるにすぎないために、単位時間当たりの空気の侵入量が少なく、高流速での連続した注水が不可能で、透水性の高い試験孔３０からの水の浸透速度に追随することができず、定水位状態を実現することができない。つまり、従来の構成では、上記トリチェリの定理が成立しない。
【００６３】
もちろん、本実施の形態においても、上記注水状態が継続されると、やがて試験孔３０内の水位が複数の注水口１１ａ〜１１ｌの開口部を超えるまで増水し、複数の注水口１１ａ〜１１ｌの開口面に所定の水圧が作用するようになるが、この水の高さ（０〜ｈ）は気密水筒１０ａ内の水Ｗ２の高さ（水圧）Ｈ１に比べて十分に小さい（図５参照）。したがって、同状態においても略上記トリチェリの定理が成立し、上記定水位保持管１７の下端側空気導入口１７ｂ内に試験孔３０内の水が進入して定水位状態が実現されるまで、上記複数の注水口１１ａ〜１１ｌからの効率的な注水（水圧Ｈ１を生かした高流速での注水）が継続される。
【００６４】
特に、以上の実施の形態の場合、測定地盤Ｇが高透水性地盤の時には、低中透水性地盤の時に比べて、上記定水位保持管１７の下端側空気導入口１７ｂの開口高さ（定水位レベル）ｈを大きく設定し、気密水筒１０ａ内の液面を大気圧状態に維持する時間、すなわち気密水筒１０ａ内の水Ｗ２の水圧Ｈ１を生かして複数の注水口１１ａ〜１１ｌからの水の流出速度を高くする時間を長くしている。
【００６５】
この結果、測定地盤Ｇが高透水性地盤の時には、低中透水性地盤の時に比べて、定水位状態に復帰するまでの複数の注水口１１ａ〜１１ｌからの単位時間当たりの注水量が多くなり、必要な注水量の絶対量が多いにもかかわらず、比較的短時間で必要な量の注水（地盤内への浸透速度を超えた注水速度での試験孔３０内への必要な量の注水）が行われる。
【００６６】
すなわち、本実施の形態の構成では、測定地盤の透水係数が所定オーダー（１０のマイナス３乗メートル／秒程度）以上で、そのままだと試験孔３０内の水Ｗ１が定水位状態に復帰するのに時間がかかる場合（不可能な場合）でも、上記気密水筒１０ａ内に可能な限り多くの空気を流入させ（単位時間当たり）、それに対応して試験孔３０内に可能な限り高流速で、可能な限り多量の水を速やかに供給するようにしているので、上記所定オーダー以上の高透水性地盤への浸透速度を超えた水の供給が可能となり、試験孔３０内に必要な量の水が確実に供給される。
【００６７】
その結果、同構成によると、測定地盤Ｇが先に述べたような所定オーダー（１０のマイナス３乗メートル／秒程度）以上の高透水性地盤であった場合にも、上述した複数の注水口１１ａ〜１１ｌの口数の増加（断面積の拡大）と相乗して、上記気密水筒１０ａからの注水速度を上記試験孔３０内の水の減少速度よりも高いものとして、有効に追随させることが可能となり、試験孔３０内に測定に必要な定水位状態を適切に実現することができる。
【００６８】
また、以上の実施の形態では、さらに上記定水位保持管１７が気密水筒１０ａの空気流入用の接続パイプ１６（空気流入口１６ａ）に対して着脱可能に接続されており、その長さＬを変えることにより（Ｌ１〜Ｌ３）、下端側空気導入口１７ｂの複数の注水口１１ａ〜１１ｌからの高さｈを変えることができるようになっている。
【００６９】
定水位保持管１７の下端側空気導入口１７ｂの複数の注水口１１ａ〜１１ｌからの高さｈは、上述のように試験孔３０内の容積と測定地盤Ｇの透水係数に対応して当該試験孔３０内に繰り返し安定した定水位状態を実現するために必要な注水口１１ａ〜１１ｌからの注水量（注水時間）を規定するものである。試験孔３０の直径及び深さは、地盤工学会の基準で規定されており（例えば３０ｃｍ×３０ｃｍ）、基本的に定水位状態を実現するために必要な注水口１１ａ〜１１ｌからの注水量（注水時間）は当該測定地盤Ｇの透水係数に応じて設定される。
【００７０】
測定地盤Ｇの透水係数が高いほど、試験孔３０内の水の浸透速度、浸透量が大きく、定水位状態を実現するために必用な注水口１１ａ〜１１ｌからの注水量（注水時間）は大きくなる。そのため、上記の如く定水位保持管１７の下端側空気導入口１７ｂの注水口１１ａ〜１１ｌからの高さｈを高くする必要がある。他方、測定地盤の透水係数が低ければ低いほど、試験孔３０内の水の浸透速度、浸透量は小さく、定水位状態を実現するために必要な注水口１１ａ〜１１ｌからの注水量（注水時間）は小さくて済む。そのため、定水位保持管１７の下端側空気導入口１７ｂの複数の注水口１１ａ〜１１ｌからの高さは低くて足りる。
【００７１】
したがって、以上の構成によると、その長さＬが異なる複数本の定水位保持管Ｌ１〜Ｌ３を準備しておき、測定しようとする地盤Ｇの透水レベルに応じて付け替えるようにすると、下端側空気導入口１７ｂの複数の注水口１１ａ〜１１ｌからの高さｈを任意に変えることができ、共通の気密水筒１０ａを用いて、透水係数の高い地盤から低い地盤までの広い範囲での透水試験に対応することができるようになる。
【００７２】
また、以上の実施の形態では、上記気密水筒１０ａ下端側の複数の注水口１１ａ〜１１ｌを着脱可能に塞ぐ複数本の栓部材２２，２２・・を備え、これら栓部材２２，２２・・により使用する複数の注水口１１ａ〜１１ｌの数を所望に設定できるようにしている。
【００７３】
このような構成によると、気密水筒１０ａ下端側の複数の注水口１１ａ〜１１ｌのトータルの断面積、単位時間当たりの注水量を調節することができるようになり、共通の気密水筒１０ａを用いて、透水係数の高い地盤から低い地盤までの広い範囲での透水試験に対応することができるようになる。
【００７４】
以上の実施の形態の透水試験装置において、上記図４に示す定水位保持管１７の長さＬ１〜Ｌ３のものそれぞれを用いて、上記所定オーダー（１０のマイナス３乗メートル／秒オーダー）の高透水性地盤Ｇにおける透水試験を行い、試験孔３０内の水Ｗ１の地盤への浸透速度に対する気密水筒１０ａ内の水Ｗ２の注水速度の追随性を検証した。
【００７５】
ここで、長さＬ１の定水位保持管１７を用いた時の下端側空気導入口１７ｂの複数の注水口１１ａ〜１１ｌからの高さｈは１．６ｃｍ、長さＬ２の定水位保持管１７を用いた時の下端側空気導入口１７ｂの複数の注水口１１ａ〜１１ｌからの高さｈは６．２ｃｍ、長さＬ３の定水位保持管１７を用いた時の下端側空気導入口１７ｂの複数の注水口１１ａ〜１１ｌからの高さｈは１１．５ｃｍとした。
【００７６】
その結果、定水位保持管１７の長さがＬ１（ｈ＝１．６ｃｍ）の時の注水速度は５．１ｃｍ／ｓ、定水位保持管１７の長さがＬ２（ｈ＝６．２ｃｍ）の時の注水速度は１０．５ｃｍ／ｓ、定水位保持管１７の長さがＬ３（ｈ＝１１．５ｃｍ）の時の注水速度は１３．４ｃｍ／ｓであった。
【００７７】
これらの結果を見ると、定水位保持管１７の長さがＬ２（ｈ＝６．２ｃｍ）の時の注水速度は、定水位保持管１７の長さがＬ１（ｈ＝１．６ｃｍ）の時の注水速度の約２．１倍、同定水位保持管１７の長さがＬ３（ｈ＝１１．５ｃｍ）の時の注水速度は、同定水位保持管１７の長さがＬ２（ｈ＝６．２ｃｍ）の時の注水速度の約２．６倍となっており、定水位保持管１７の下端側空気導入口１７ｂの複数の注水口１１ａ〜１１ｌからの高さｈが高いほど注水速度が大きく向上しており、定水位保持管１７の長さがＬ３（ｈ＝１１．５ｃｍ）の時の注水速度は、試験孔３０内の水Ｗ１の高透水性地盤への浸透速度に対して十分な追随性があることが判明した。
【００７８】
この場合、本実施の形態では、たとえば図６に示すような、定水位保持管１７の長さが上記図４のＬ１よりも長く、定水位保持管１７の下端側空気導入口１７ｂの複数の注水口１１ａ〜１１ｌからの高さｈがｈ＝０の構成も考えられないではない。
そして、その場合にも、複数の注水口１１ａ〜１１ｌの開口数を２倍にするなどして、トータルの開口面積を拡大すれば、若干の注水速度のアップが期待される。
【００７９】
しかし、この図６の装置構成の場合には、上述した大気圧状態での注水時間を十分に確保することができず、複数の注水口１１ａ〜１１ｌにおける注水速度の向上度合も小さく、高透水性地盤への試験孔内の水Ｗ１の浸透速度に対して有効な追随性を実現することはできなかった。このことからも、上記定水位保持管１７下端側の空気導入口１７ｂと複数の注水口１１ａ〜１１ｌとの間に透水係数に応じた高さ関係ｈがあることが有効であることが分かる。
【００８０】
なお、図５に示す透水試験においては、試験開始に際して上述のように定水位レベルの量の水Ｗ１を貯留する必要がある。地盤の透水性が低中透水性レベルの試験孔３０の場合には、たとえば予めバケツ４杯分の水を入れて地盤を飽和させることで対応することもできるが、上述のような高透水性の地盤の試験孔３０の場合にはそのような方法では対応できない。
【００８１】
そこで、以上の実施の形態では、たとえば図５に示すように、水溜めシート３１を使用して水を一時的に溜める。そして、装置本体１０のセットが完了したら、当該水溜めシート３１をカッターなどで切り裂き、上端側縁部３１ａをつまんで引き出すなどの方法により、試験孔３０内に均等に水Ｗ１を浸透させるようにする。上記追随性の検証実験も、そのような方法で行った。
【符号の説明】
【００８２】
１０は透水試験装置、１０ａは気密水筒、１０ｂは底板、１０ｃは天板、１１ａ〜１１ｌは複数の注水口、１３は水量目盛、１６は接続パイプ、１６ａは空気流入口、１７は定水位保持管、３０は試験孔、Ｇは測定地盤である。
【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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