(57)【要約】【課題】本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解決することであり、すなわち幅広い範囲の水量に対応して注水することができる試験注水装置と、これを用いた注水方法を提供することである。【解決手段】本願発明の試験注水装置は、試験体に注水するものであって、外側タンクと、複数のビュレット、注水管、加圧手段を備えた装置である。この加圧手段は、外側タンクの内部を加圧するものである。なお、複数のビュレットは外側タンク内に配置され、注水管はビュレットの先端に連結される。ビュレットは上部が開口しており（つまり開放されており）、そのためビュレット内は外側タンク内と同様の圧力を受ける。また、複数のビュレット内にある水は、同一の注水管内に流入する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験体に注水する装置において、
外側タンクと、
前記外側タンク内に配置される複数のビュレットと、
複数の前記ビュレットの先端に連結された注水管と、
前記外側タンク内部を加圧する加圧手段と、を備え、
上部が開放された前記ビュレット内は、前記外側タンク内と同様の圧力を受け、
複数の前記ビュレット内の水は、同一の前記注水管内に流入する、
ことを特徴とする試験注水装置。
【請求項２】
前記ビュレットと前記注水管の間に開閉手段が設けられ、
複数の前記ビュレットのうち前記開閉手段が開かれた該ビュレット内の水が前記注水管内に流入し、該開閉手段が開かれた該ビュレット内の水位が同一となる、
ことを特徴とする請求項１記載の試験注水装置。
【請求項３】
複数の前記ビュレットは、それぞれ内径が異なる、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の試験注水装置。
【請求項４】
試験注水装置を用いて試験体に注水する方法において、
前記試験注水装置は、外側タンクと、該外側タンク内に配置される複数のビュレットと、複数の該ビュレットの先端に連結された注水管と、該外側タンク内部を加圧する加圧手段と、を備えるとともに、上部が開放された該ビュレット内は該外側タンク内と同様の圧力を受け、複数の該ビュレット内の水は同一の該注水管内に流入し、
前記加圧手段で加圧することによって複数の前記ビュレット内の水を、前記注水管を通じて前記試験体に注水する、
ことを特徴とする試験注水方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、例えば透水試験など、注水することによって試験体の透水性を確認する試験に関する技術であり、より具体的には、幅広い範囲の注水量に対応し得る試験注水装置と、これを用いた注水方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地盤上に建設された構造物や地盤そのものの安定性は、地下水の存在が大きく影響している。雨水が地盤に浸透して地下水位が上がると斜面崩壊や地すべりを誘発することがあり、地下水のくみ上げによって局所的に地下水位が低下するとその地盤上の構造物は不安定となる。また、建設工事において地下水は常に意識しなければならない要件のひとつである。例えば、トンネルをはじめ掘削工事を行う場合、地下水位によっては掘削中の湧水対策を行う必要があると同時に、周辺の地下水位の低下にも配慮しなければならない。
【０００３】
そこで、建設工事を行うための地盤調査や、地すべり地における地質調査などでは、地下水位を確認するとともに地盤の透水試験が行われることも珍しくない。あるいは、廃棄物を収納したコンクリートピットの周囲に、地下水の移流速度の低減を目的としてベントナイト混合土が設置されることがあるが、遮水性材料としての性能を判断するためベントナイト混合土に対して透水試験が行われることがある。この透水試験は、試験体に注水することで透水係数を求める試験であり、通常は日本工業規格（ＪＩＳ  Ａ１２１８  土の透水試験方法）で示される手法によって実施される。なお透水試験は、比較的透水性の大きな試験体に対して行われる定水位透水試験と、透水性の小さな試験体に対して行われる変水位透水試験の２種類に分類することができる。
【０００４】
このように透水試験は、様々な場面で多用される試験のひとつであり、これまでも透水試験に関する種々の改良技術が提案されてきた。例えば特許文献１では、現地の応力状態をできるだけ再現するため、側圧と軸圧に加えねじり力も載荷した状態の試験体に対して透水試験を行う技術を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３７２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的に透水試験は、地盤の透水係数を得ることを目的として行われる試験であり、これまでも試験体が地盤であることを前提とした改良技術について提案されることが多かった。対象となる地盤の透水係数の値は、ある程度の範囲内にあることが予想できることから、透水試験の際に使用する概ねの注水量もあらかじめ予測することができる。そのため、透水試験の注水に関する改良技術について提案されることは少なく、特許文献１でも示されているように注水手段として２重管式ビュレットを用いるのが主流であった。
【０００７】
一方、地盤以外の物に対してその透水性能（あるいは難透水性能）を把握したいケースもある。例えば、ひび割れなどによるコンクリート内部の空隙を調査する目的で注水試験を行うことがある。注水の経過や結果に基づいて、試験体であるコンクリート内部の空隙状況を想定するわけである。ところが、コンクリートに対して注水を行う場合、内部にひび割れが発達するなど多くの空間あるいは空隙があると大量の注水が必要となる反面、内部が密実であれば著しく少量の注水で終わるなど、その注水量をあらかじめ予測することは困難である。換言すれば、コンクリート体に注水試験を行う場合、幅広い範囲（いわば、ワイドレンジ）の水量で注水する可能性があり、そのため多様な水量で注水することを想定しなければならない。しかしながら、従来の２重管式ビュレットは極めて限定的な範囲でしか注水することができず、また多様な水量に対応して注水することができる技術についてこれまで提案されることもなかった。
【０００８】
本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解決することであり、すなわち幅広い範囲の水量に対応して注水することができる試験注水装置と、これを用いた注水方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明は、多様な水量に対応して注水するため外側タンク内に複数のビュレットを配置する、という点に着目してなされたものであり、これまでにない発想に基づいて行われた発明である。
【００１０】
本願発明の試験注水装置は、試験体に注水するものであって、外側タンクと、複数のビュレット、注水管、加圧手段を備えた装置である。この加圧手段は、外側タンクの内部を加圧するものである。なお、複数のビュレットは外側タンク内に配置され、注水管はビュレットの先端に連結される。ビュレットは上部が開口しており（つまり開放されており）、そのためビュレット内は外側タンク内と同様の圧力を受ける。また、複数のビュレット内にある水は、同一の注水管内に流入する。
【００１１】
本願発明の試験注水装置は、ビュレットと注水管の間に開閉手段（バルブ）が設けられたものとすることもできる。この場合、複数のビュレットのうち開閉手段が開かれたビュレット内の水が注水管内に流入し、開閉手段が開かれたビュレット内の水位は同一となる。
【００１２】
本願発明の試験注水装置は、それぞれ内径が異なる複数のビュレットを備えたものとすることもできる。
【００１３】
本願発明の試験注水方法は、上記した試験注水装置を用いて試験体に注水する方法である。すなわち、加圧手段で加圧することによって複数のビュレット内の水を、注水管を通じて試験体に注水する。
【発明の効果】
【００１４】
本願発明の試験注水装置、及び試験注水方法には、次のような効果がある。
（１）ひとつの装置で幅広い範囲の水量に対して注水することができることから、試験体を選ぶことなく注水試験を行うことができる。また、大きな段取り替えを行う必要がなく効率的に試験を行うことができる。
（２）外側タンク内に加える圧力（背圧）の大きさを加圧手段によって任意に設定することができるため、繊細な注水調節も可能である。
（３）内径の異なる種々のビュレットを外側タンク内に配置すれば、さらに多様な水量で試験体に注水することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本願発明の試験注水装置を模式的に示すモデル図。
【図２】外側タンクの平面形状に合わせて所定の間隔を保つように配置された６本のビュレットを示す平面図。
【図３】ビュレットバルブが開かれたビュレット内の水位が同一であることを示すモデル図。
【図４】それぞれ管径の異なる複数のビュレットを配置した試験注水装置を示すモデル図。
【図５】本願発明の試験注水方法を実施している状況を示すモデル図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本願発明の試験注水装置、及び試験注水方法の実施形態の例を図に基づいて説明する。なお本願発明の試験注水方法は、本願発明の試験注水装置を使用して行う方法である。したがって、まずは本願発明の試験注水装置について説明し、その後に本願発明の試験注水方法について説明することとする。
【００１７】
１．試験注水装置
図１は、本願発明の試験注水装置１０を模式的に示すモデル図である。この図に示すように試験注水装置１０は、外側タンク２０と、外側タンク２０内に配置される複数のビュレット３０、この図には示していないが外側タンク２０内を加圧する加圧手段４０、そして注水管５０を含んで構成される。以下、本願発明の試験注水装置１０を構成する主な要素ごとに詳しく説明する。
【００１８】
（外側タンク）
外側タンク２０は、概ね筒状の容器（タンク）であり、図１に示すように主に側壁２１と天盤２２、底盤２３で形成される。側壁２１は例えば円筒状とされ、この場合の天盤２２と底盤２３は円盤状とされる。そして、外側タンク２０の内部に形成される空間（以下、「内部空間」という。）は、その気圧が保たれるように（つまり、気密状態となるように）天盤２２と底盤２３によって密封されている。もちろん、内部空間を気密状態にすることができれば、側壁２１は円筒状のほか種々の形状とすることができ、天盤２２と底盤２３も側壁２１の形状（特に平面視形状）に合わせた形状にすることができる。
【００１９】
（ビュレット）
外側タンク２０内には、複数のビュレット３０が配置される。図１では、６本のビュレット３０ａ〜３０ｆが配置されているが、これに限らず２以上の適数のビュレット３０を配置することができる。なお図１では、６本のビュレット３０ａ〜３０ｆが横一列となるように配置されているように見えるが、実際は図２に示すように外側タンク２０の平面形状に合わせて所定の間隔を保つように配置される。
【００２０】
ビュレット３０は、内部に水を収容する空間があり、その上部は開口している。ビュレット３０の上部が開口していることから、ビュレット３０の内部（特に水頭）は外側タンク２０の内部空間と同様の圧力状態となる。また、ビュレット３０の先端（下端）は先細りのテーパー形状であって上部と同様やはり開口しており、この先端開口部を通じて内部に貯留された水が流出する。なおここでは便宜上、ビュレット３０の内部に貯留された水のことを「ビュレット水」ということとし、図１に示すように外側タンク２０の内部（ただし、ビュレット３０の外側）に貯留された水のことを「タンク水」ということとする。
【００２１】
６本のビュレット３０ａ〜３０ｆの先端開口部には、それぞれ導水管６１が連結されており、それぞれ導水管６１の中間部には開閉手段（以下、「ビュレットバルブ６２」という。）が設けられている。導水管６１は、ビュレット水を外側タンク２０外に通水するためのものであり、したがって底盤２３を貫通しているが、内部空間の気密状態が維持され、かつタンク水が外側タンク２０外に漏出しない貫通構造となっている。
【００２２】
ビュレットバルブ６２は、ビュレット水の通水を調整するものである。すなわち、ビュレットバルブ６２を開くとそのビュレット３０のビュレット水は導水管６１を通じて通水され、ビュレットバルブ６２を閉じるとそのビュレット３０のビュレット水は止水される。なお、図１では６本のビュレット３０ａ〜３０ｆに対してそれぞれビュレットバルブ６２を設けているが、これに限らず複数のビュレット３０の導水管６１をまとめて調整するようにビュレットバルブ６２を設けることもできる。例えば、ビュレット３０ａとビュレット３０ｂ、ビュレット３０ｃの導水管６１を統合した位置にビュレットバルブ６２を設置し、このビュレットバルブ６２の開閉に応じてビュレット３０ａ〜３０ｃのビュレット水をまとめて通水させ、あるいは止水するわけである。また、後述するように２以上の試験注水装置１０を使用して注水する場合は、１つの試験注水装置１０にある全ての（図１では６本の）ビュレット３０を統合する位置にビュレットバルブ６２を設けることもできる。
【００２３】
（注水管）
図１に示すように、６本のビュレット３０ａ〜３０ｆに連結された導水管６１は、全て同一の注水管５０に連結されている。換言すれば、６本のビュレット３０ａ〜３０ｆのビュレット水は、いずれも最終的にはひとつの注水管５０に流入するわけである。そして、注水管５０の先端（注水口）に置かれた試験体に、注水管５０を通じて流れてきたビュレット水が注入される。なお、６本の導水管６１がひとつの注水管５０に連結されていることから、注水管５０と、ビュレットバルブ６２が開かれた導水管６１〜ビュレット３０とはその内圧が等しく、したがってビュレットバルブ６２が開かれたビュレット水の水位はそれぞれ等しくなる。例えば図３では、ビュレット３０ａと３０ｆのビュレットバルブ６２が閉じられ、ビュレット３０ｂ〜３０ｄのビュレットバルブ６２が開かれており、ビュレット３０ｂ〜３０ｄのビュレット水は同じ水位を示している。
【００２４】
（加圧手段）
加圧手段４０は、空気などの気体（ガス）を利用して外側タンク２０内（内部空間）を加圧し、あるいは減圧するものであり、例えば空気圧縮機（コンプレッサー）を使用することができる。加圧手段４０による圧縮空気（つまりガス圧）は、給気管４１を通じて内部空間に送られる。したがってこの給気管４１は天盤２２を貫通しているが、もちろん内部空間の気密状態が維持される貫通構造となっている。なお、給気管４１の中間部に圧力バルブ４２を設け、圧力バルブ４２の開閉によって加圧（減圧）の調整を行うこともできる。また、内部空間の圧力状態を確認するための圧力計４３を設置してもよい。
【００２５】
（差圧計）
試験注水装置１０は、差圧計７０を備えたものとすることもできる。この差圧計７０は、外側タンク２０内（内部空間）の圧力と、注水管５０内の圧力との差を、直接的に計測する計器である。具体的には、タンク水を通水するタンク水通水管７１を差圧計７０に接続するとともに、注水管５０を差圧計７０に接続することで、タンク水にかかる圧力と注水管５０の内圧を計測し、両者の圧力差を求める。なお、タンク水通水管７１は底盤２３を貫通するが、導水管６１や加圧手段４０と同様、内部空間の気密状態が維持される貫通構造となっている。タンク水通水管７１の先端（排出口）付近には排水バルブ７２が設けられており、試験が終了するとこの排水バルブ７２を開いて内部空間のタンク水を外部に排水する。
【００２６】
（注水量の調節）
試験注水装置１０は、試験を行いながら試験体に注水する量（以下、「注水量」という。）を調節することができる。具体的には、ビュレットバルブ６２の開閉操作を行うことによって、注水するビュレット３０の数を増減するわけである。例えば、試験当初は図３に示すように４本のビュレット３０ｂ〜３０ｅを用いて試験体に注水するが、状況に応じて注水するビュレット３０を６本に増やしたり、あるいは２本に減らしたりするわけである。
【００２７】
また、外側タンク２０内に配置する複数のビュレット３０の管径（内径）をそれぞれ異なるものとすれば、さらに注水量の微調節が可能となって好適である。図４は、それぞれ管径の異なる複数のビュレット３０を配置した試験注水装置１０を示すモデル図である。この図では、最大径を有するビュレット３０ｃが外側タンク２０内のうち中央部に配置され、最小径を有する２本のビュレット３０ａ，ビュレット３０ｅが外側タンク２０内のうち側壁２１寄りに配置され、中間径を有する２本のビュレット３０ｂ，ビュレット３０ｄが最大径ビュレット３０ｃと最小径ビュレット３０ａ，３０ｅとの間に配置されている。この場合、例えば試験当初は２本の中間径ビュレット３０ｂ，ビュレット３０ｄを用いて試験体に注水するが、少量だけ注水量を増加するときは最小径ビュレット３０ａ（３０ｅ）を追加使用し、やや多めに注水量を増加するときは最大径ビュレット３０ｃを追加使用するわけである。
【００２８】
２．試験注水方法
次に本願発明の試験注水方法について図５を参照しながら説明する。図５は、本願発明の試験注水方法を実施している状況を示すモデル図である。なお、本願発明の試験注水方法は、ここまで説明した試験注水装置１０を使用して行う方法であり、したがって試験注水装置１０で説明した内容と重複する説明は避け、本願発明の試験注水方法に特有の内容のみ説明することとする。すなわち、ここに記載されていない内容は、試験注水装置１０で説明したものと同様である。
【００２９】
図５では、試験体としてコンクリート体Ｃｏに対する注水試験を行っており、注水には２基の試験注水装置１０を使用している。本願発明の試験注水方法は、この図に示すように２基の試験注水装置１０を使用して行うこともできるし、１基のみの試験注水装置１０を使用して行うことも、あるいは３以上の試験注水装置１０を使用して行うこともできる。
【００３０】
図５に示す２基の試験注水装置１０は架台Ｓｔ上に設置されており、それぞれ差圧計７０が設けられている。これら２基の試験注水装置１０は加圧手段４０（例えばコンプレッサー）に接続されており、より詳しくは、加圧手段４０に接続された給気管４１がレギュレータ８０で中継された後それぞれの試験注水装置１０に接続されている。したがって、加圧手段４０から送出されたガス圧は、レギュレータ８０までの加圧ルートＲａ１を通った後に、枝分かれした加圧ルートＲａ２と加圧ルートＲａ３をさらに通って、２基の試験注水装置１０内に送られる。
【００３１】
一方、コンクリート体Ｃｏにはその上方から挿入管９１が貫入されている。この挿入管９１の上部には注水バルブ９２とエア抜きバルブ９３が設けられており、注水バルブ９２には注水管５０の先端（注水口）が連結されている。もちろんこの注水管５０は２基の試験注水装置１０に接続されたものである。したがって、２基の試験注水装置１０から送り出されたビュレット水は、途中で合流した後に注水ルートＲｗを通って挿入管９１内に送られる。
【００３２】
以下、図５に示す２基の試験注水装置１０を使用してコンクリート体Ｃｏに注水する試験注水方法について説明する。まず、複数（図では１２本）のビュレット３０内に水を溜めた状態で外側タンク２０内を気密状態にする。そして加圧手段４０の運転を開始し、レギュレータ８０で調節しながら２基の試験注水装置１０内を加圧していく。このとき、はじめは一方の試験注水装置１０内のみを加圧することとしてもよい。
【００３３】
試験注水装置１０内が加圧されると、あらかじめ計画した数のビュレットバルブ６２を開け、注水管５０にビュレット水を通水する。このとき、どちらか一方の試験注水装置１０のみのビュレットバルブ６２を選択してもよい。すると、ビュレット水は注水ルートＲｗを経由して挿入管９１内に送られ、さらにコンクリート体Ｃｏに注水される。注水を開始した後、ビュレットバルブ６２が開放されたビュレット３０内の水位を監視し、想定以上に水位が下がる場合は、さらにビュレットバルブ６２を開放し、注水するビュレット３０を増加する。一方、想定以上に水位が下がらない場合は、開放したビュレットバルブ６２を閉じて、注水するビュレット３０を減らすこともできる。
【００３４】
なお、図５ではコンクリート体Ｃｏの上方から注水している例を示しているが、これに限らずコンクリート体Ｃｏの側方から注水することもできるし、コンクリート体Ｃｏの下方から注水することもできる。また、本願発明の試験注水方法は、コンクリート体Ｃｏに注水する場合に限らず、土壌に対して透水試験を行う際にも実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本願発明の試験注水装置、及び試験注水方法は、老朽化したコンクリート構造物の内部状況調査に利用することができるほか、透水性の大きな地盤に対して行う定水位透水試験や、透水性の小さな地盤に対して行う変水位透水試験にも利用することができる。本願発明によれば、供用中のコンクリート構造物の劣化状況が把握できることからその状況に応じた補修や補強対策が可能となり、ひいてはコンクリート構造物の長寿命化につながることを考えれば、産業上利用できるばかりでなく社会的にも大きな貢献を期待し得る発明といえる。
【符号の説明】
【００３６】
１０  本願発明の試験注水装置
２０  外側タンク
２１  （外側タンクの）側壁
２２  （外側タンクの）天盤
２３  （外側タンクの）底盤
３０  ビュレット
４０  加圧手段
４１  給気管
４２  圧力バルブ
４３  圧力計
５０  注水管
６１  導水管
６２  ビュレットバルブ
７０  差圧計
７１  タンク水通水管
７２  排水バルブ
８０  レギュレータ
９１  挿入管
９２  注水バルブ
９３  エア抜きバルブ
Ｃｏ  コンクリート体
Ｓｔ  架台
Ｒａ  加圧ルート
Ｒｗ  注水ルート
【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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