(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削して得られる地盤材料から土質材料を製造する土質材料の含水率調整方法であって、
前記地盤材料を細粒材と粗粒材とに分別して、それぞれを所定期間曝す工程と、
前記所定期間曝された前記細粒材及び前記粗粒材を混合する工程と、
混合された前記細粒材及び前記粗粒材を加熱する工程と、
を備え、
前記所定期間は、１週間以上である、
土質材料の含水率調整方法。
【請求項２】
掘削して得られる地盤材料から土質材料を製造する土質材料の含水率調整方法であって、
前記地盤材料を細粒材と粗粒材とに分別して、それぞれを所定期間曝す工程と、
前記所定期間曝された前記細粒材及び前記粗粒材を混合する工程と、
混合された前記細粒材及び前記粗粒材を加熱する工程と、
を備え、
前記所定期間曝す工程では、前記細粒材及び前記粗粒材のそれぞれを天日乾燥させる、
土質材料の含水率調整方法。
【請求項３】
掘削して得られる地盤材料から土質材料を製造する土質材料の含水率調整方法であって、
前記地盤材料を細粒材と粗粒材とに分別して、それぞれを所定期間曝す工程と、
前記所定期間曝された前記細粒材及び前記粗粒材を混合する工程と、
混合された前記細粒材及び前記粗粒材を加熱する工程と、
を備え、
前記所定期間曝す工程の後において、前記細粒材の含水率と前記粗粒材の含水率とを比較する工程を備え、
前記比較する工程において、前記細粒材の含水率が前記粗粒材の含水率以上である場合には、前記混合する工程と前記加熱する工程を実行し、
前記比較する工程において、前記細粒材の含水率が前記粗粒材の含水率以上でない場合には、前記加熱する工程を実行しない、
土質材料の含水率調整方法。
【請求項４】
前記地盤材料を前記細粒材と前記粗粒材に分級することによって前記分別を行う、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の土質材料の含水率調整方法。
【請求項５】
前記加熱する工程では、前記細粒材及び前記粗粒材を撹拌混合させながら前記細粒材及び前記粗粒材を加熱する、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の土質材料の含水率調整方法。
【請求項６】
前記加熱する工程は、温風を当てる工程である、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の土質材料の含水率調整方法。
【請求項７】
前記細粒材及び前記粗粒材を混合する工程は、傾斜して配置された筒体の内部で行われ、
前記細粒材及び前記粗粒材を混合する工程では、前記細粒材及び前記粗粒材を前記筒体内で混合しながら、前記細粒材及び前記粗粒材を前記筒体の上方から下方に移動させ、
前記温風を当てる工程では、前記筒体の下方から前記筒体内の前記細粒材及び前記粗粒材に向かって温風を当てる、
請求項６に記載の土質材料の含水率調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の造成に用いられる土質材料の含水率調整方法による土質材料の製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００７−２５５８０７号公報には、水分を含む汚泥、粘土、石炭、石灰石又はスラグ等の固体粒状物を乾燥及び撹拌させる撹拌乾燥装置が記載されている。この撹拌乾燥装置は、上側に配置された撹拌室と、下側に配置された送風室と、を備える。撹拌室の上端には、原料の供給口が設けられ、撹拌室の内部には、棒状のパドル軸を中心として回転する複数のパドルが配置されている。供給口から供給された原料は、撹拌室内で複数のパドルによって撹拌された後、撹拌室の側面に設けられた取出口から排出される。
【０００３】
一方、送風室の側面の下端には、熱ガスを送風室に導入するガス導入口が設けられ、送風室の上端には、撹拌室と送風室とを仕切ると共に、下からの熱ガスを通過させることが可能なガス分散板が配置されている。ガス導入口から導入された熱ガスは、ガス分散板を通過して撹拌室に入り込み、撹拌室で撹拌されている原料を乾燥させる。こうして、原料の乾燥のために導入された熱ガスは、撹拌室の上端に位置するガス排出口から排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２５５８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ダム等の構造物を造成するときに用いられる土質材料として、自然界に存在しない材料が用いられる場合もある。このような場合に、土質材料として、比較的粒径が小さい細粒材と、細粒材よりも粒径が大きい粗粒材と、を混合した材料を用いることがある。このような土質材料を用いるときには、細粒材と粗粒材との混合比率及び含水率を適切に調整することが重要である。
【０００６】
特に、細粒材及び粗粒材の含水率の調整は重要であり、細粒材及び粗粒材を土質材料として用いる場合には、その土質材料の含水率を最適含水率に近づける必要がある。ここで、最適含水率とは、一定の方法で土質材料を締め固めたときに、最もよく締め固められる土質材料の含水率を示している。この土質材料の含水率が最適含水率に近い場合には、土質材料の密度を高めることができると共に土質材料の締固めを良好に行うことができ、土質材料としての品質を高めることが可能となる。また、一般的に、細粒材及び粗粒材の含水率は、最適含水率よりも高いことが多く、乾燥させて含水率を低減させることが必要な場合がある。更に、ダム等の構造物を造成するときには、大量の土質材料が必要となるので、細粒材及び粗粒材の含水率の調整を効率よく且つ適切に行うことが求められる。
【０００７】
本発明は、細粒材及び粗粒材の含水率の調整を効率よく且つ適切に行うことができる土質材料の含水率調整方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る土質材料の含水率調整方法は、掘削して得られる地盤材料から土質材料を製造する土質材料の含水率調整方法であって、地盤材料を細粒材と粗粒材とに分別して、それぞれを所定期間曝す工程と、所定期間曝された細粒材及び粗粒材を混合する工程と、混合された細粒材及び粗粒材を加熱する工程と、を備える。
【０００９】
この土質材料の含水率調整方法では、地盤材料から分別された細粒材及び粗粒材のそれぞれは所定期間曝されることになる。このとき、粗粒材の粒径は細粒材の粒径よりも大きいので、所定期間曝している段階では、粗粒材の方が細粒材よりも粒子間の空隙が大きくて通気性がよいので乾きやすく含水率が低減しやすい。よって、分別された細粒材と粗粒材のそれぞれを所定期間曝すことにより、このときには特に粗粒材の含水率を低減させることができる。また、所定期間曝された細粒材及び粗粒材は、混合された状態で加熱される。このとき、より乾いた粗粒材と、細粒材とが混合された状態で加熱されるので、細粒材のみが加熱される場合よりも、効率よく細粒材及び粗粒材を乾燥させることができる。すなわち、乾いていて含水率が低い粗粒材に細粒材を混合させて加熱を行うことにより、細粒材に含まれた水分の気化を効率よく且つ適切に促進させることができる。よって、大量の土質材料が必要な場合であっても、細粒材及び粗粒材の含水率の調整を効率よく且つ適切に行うことができる。
【００１０】
また、地盤材料を細粒材と粗粒材に分級することによって前述の分別を行ってもよい。この場合、分級によって分別された細粒材と粗粒材のそれぞれに、前述の処理が施されるので、細粒材及び粗粒材の含水率の調整を効率よく且つ適切に行うことができる。
【００１１】
また、所定期間曝す工程の後において、細粒材の含水率と粗粒材の含水率とを比較する工程を備え、比較する工程において、細粒材の含水率が粗粒材の含水率以上である場合には、混合する工程と加熱する工程を実行し、比較する工程において、細粒材の含水率が粗粒材の含水率以上でない場合には、加熱する工程を実行しなくてもよい。この場合、細粒材の含水率と粗粒材の含水率との比較を行って、細粒材の含水率が粗粒材の含水率以上である場合には、加熱する工程を実行する。このように細粒材の含水率が高い場合には、土質材料全体としても水分が多いので、加熱によって含水率を低減させることにより土質材料の品質を高めることができる。一方、細粒材の含水率が低い場合には、土質材料全体としても水分が少ないので、加熱を行う必要がない。このように、含水率の比較を行い、その結果を用いて加熱の要否を決定することができるので、含水率の調整をより適切に行うことができる。
【００１２】
また、加熱する工程では、細粒材及び粗粒材を撹拌混合させながら細粒材及び粗粒材を加熱してもよい。この場合、細粒材及び粗粒材を撹拌混合させながら細粒材及び粗粒材を加熱しており、撹拌混合によって細粒材及び粗粒材に含まれる水分の気化を促進させることができるので、含水率を効率よく低減させることができる。
【００１３】
また、上記作用効果を好適に奏する方法として、具体的には、前述の加熱する工程は、温風を当てる工程である、という方法が挙げられる。
【００１４】
また、細粒材及び粗粒材を混合する工程は、傾斜して配置された筒体の内部で行われ、細粒材及び粗粒材を混合する工程では、細粒材及び粗粒材を筒体内で混合しながら、細粒材及び粗粒材を筒体の上方から下方に移動させ、温風を当てる工程では、筒体の下方から筒体内の細粒材及び粗粒材に向かって温風を当ててもよい。この場合、混合された細粒材及び粗粒材が上方から筒体内に導入されると共に、筒体内の細粒材及び粗粒材には、筒体の下方から温風が当てられる。従って、細粒材及び粗粒材が筒体内で上方から下方に流れると共に、温風は筒体内で下方から上方に流れる。よって、細粒材及び粗粒材に対する温風の相対速度を高めることができるので、温風による含水率の低減を一層効率よく行うことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、細粒材及び粗粒材の含水率の調整を効率よく且つ適切に行うことができる土質材料の含水率調整方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係る土質材料の含水率調整方法を含む土質材料の製造方法で得られた土質材料によって構築されたロックフィルダムを示す断面図である。
【図２】土質材料における含水率と乾燥密度との関係を示すグラフである。
【図３】実施形態に係る土質材料製造装置を示す側面図である。
【図４】図３の土質材料製造装置における筒部の内側面を示す展開図である。
【図５】図４の筒部の内部において撹拌及び温風の供給を行っている状態を示す図である。
【図６】図１に示される土質材料が得られるまでの工程を、各装置を簡略化して示した図である。
【図７】実施形態に係る土質材料の含水率調整方法を含む土質材料の製造方法の各工程を示すフローチャートである。
【図８】図７の各工程を経て得られた土質材料の性状（粒径加積曲線）を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本発明に係る土質材料の含水率調整方法を含む土質材料の製造方法の実施形態について説明する。本発明に係る土質材料の含水率調整方法は、下記の実施形態の土質材料の含水率調整方法に限定されず適宜変更可能である。また、下記の説明において、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１８】
まず、図１に示されるように、本実施形態に係る含水率調整方法を含む土質材料の製造方法で得られた土質材料Ｍは、例えば、中央遮水壁型のロックフィルダムＤの遮水壁Ｗとして用いられる。ロックフィルダムＤは、この遮水壁Ｗと、遮水壁Ｗの両側に位置するフィルタ層Ｆと、フィルタ層Ｆの更に両側に位置するロック層Ｒと、を備えている。遮水壁Ｗは、コア部と称される部位であり、高い遮水性を具備する粘土状となっている。フィルタ層Ｆは、遮水壁Ｗを両側から支える砂又は砂利の層であり、ロック層Ｒは、フィルタ層Ｆを両側から支える岩石の層である。ロックフィルダムＤでは、遮水壁Ｗにおいて高い遮水性能を発揮すると共に、ロックフィルダムＤの盛立面Ｄ１においてフィルタ層Ｆ及びロック層Ｒにより高い安定性が確保されている。
【００１９】
前述のロックフィルダムＤにおいて、遮水壁Ｗを構成する土質材料Ｍでは、高い遮水性能が求められ、土質材料Ｍの品質は厳しく管理される。また、土質材料Ｍとしては、自然界に存在しない材料が用いられる。土質材料Ｍは、その粒径が比較的小さい細粒材Ｍ１（図５参照）と、細粒材Ｍ１よりも粒径が大きい粗粒材Ｍ２と、が混合されることにより製造される。ここで、例えば、細粒材Ｍ１は、その粒径が所定値以下である細粒分が５０％以上含まれる材料を示し、粗粒材Ｍ２は、その粒径が所定値より大きい粗粒分が５０％以上含まれる材料を示している。
【００２０】
ここで、細粒材Ｍ１と粗粒材Ｍ２については、土の粒度試験（ＪＩＳ−Ａ−１２０４）で求められる粒径加積曲線により求めることができる。粒径加積曲線の一例を図８に示している。この図８に示されるように、細粒材Ｍ１は、粗粒材Ｍ２と比較して所定の粒径における通過質量百分率が大きいもの、と定義することも可能である。また、所定のふるい分け試験（ＪＩＳ−Ａ−１１０２）及びＪＩＳ−Ａ−１１０２で規定される大きさの網ふるいに新たな網ふるいを追加したふるい分けの結果から求められる粗粒率により求めることもできる。更に、細粒材Ｍ１は、粗粒材Ｍ２と比較して粗粒率が低いものと定義してもよい。
【００２１】
土質材料Ｍでは、その細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２の混合比率、及び細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２の含水率が適切に調整されていることが重要である。また、図２に示されるように、土質材料Ｍの含水率は、最適含水率Ｒmaxに近づける必要がある。土質材料Ｍの含水率を最適含水率Ｒmaxに近づけることにより、土質材料Ｍの乾燥密度（土質材料Ｍの土粒子の密度）を高くすることができ、土質材料Ｍの締固めを良好に行うと共に土質材料Ｍとしての品質を高めることが可能となる。
【００２２】
ここで、土質材料Ｍの含水率を最適含水率Ｒmaxに近づける具体例として、例えば、土質材料Ｍの乾燥密度をｒ×Ｄmax以上とする例が挙げられる。Ｄmaxは、含水率が最適含水率Ｒmaxであるときの最大乾燥密度を示しており、ｒは１未満であって且つ１に近い任意の割合を示しており、例えば０．９である。乾燥密度がｒ×Ｄmaxであるときに含水率は、最適含水率Ｒmaxより若干小さいＲa、又は最適含水率Ｒmaxより若干大きいＲb、となり、土質材料Ｍの含水率をＲa以上且つＲb以下とすることが考えられる。
【００２３】
次に、図３を参照しながら、含水率を調整しつつ、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２から土質材料Ｍを製造する土質材料製造装置１について説明する。この土質材料製造装置１では、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２の混合と、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２の含水率の調整と、が行われる。図３に示されるように、土質材料製造装置１は、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２が供給されるホッパ２ａ，２ｂ，２ｃと、ホッパ２ｃに供給された細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２を斜め上方に搬送するコンベア３と、コンベア３の上端から斜め下方に延びるミキサ４と、下方からミキサ４の内部に温風Ｈを供給する温風供給装置５と、を備えている。
【００２４】
ホッパ２ａ，２ｂ，２ｃは、上方に向かうに従って徐々に拡径する漏斗状に形成されている。ホッパ２ａ及びホッパ２ｂのそれぞれには、所定の割合とされた細粒材Ｍ１と粗粒材Ｍ２とが供給される。ここで、所定の割合とは、遮水壁Ｗの盛土材として使用される土質材料Ｍに求められる透水性能を考慮して定められる細粒材Ｍ１と粗粒材Ｍ２の割合である。本実施形態において、所定の割合は、例えば、細粒材Ｍ１：粗粒材Ｍ２＝１：２である。
【００２５】
土質材料製造装置１は、更に、ホッパ２ａ，２ｂの下側に、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２の含水率を測定する含水率測定装置６ａ，６ｂを備えており、ホッパ２ｃの下側には含水率測定装置６ｃが設けられている。ホッパ２ａ，２ｂに供給された細粒材Ｍ１と粗粒材Ｍ２は、それぞれホッパ２ａ，２ｂの内部で流下し、各含水率測定装置６ａ，６ｂによって細粒材Ｍ１と粗粒材Ｍ２の含水率が測定される。
【００２６】
含水率測定装置６ａ，６ｂは、ホッパ２ａ，２ｂに通された細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２の含水率を測定する。含水率測定装置６ａ，６ｂは、例えば、赤外線含水率測定装置であり、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２のそれぞれに赤外線を照射し、これによる細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２のそれぞれからの反射赤外線を検出することによって、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２の含水率をリアルタイムで測定する。このように、含水率測定装置６ａ，６ｂでは、非接触で細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２の含水率を測定することが可能となっている。
【００２７】
ホッパ２ａ，２ｂを流下した細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２は、ホッパ２ｃに合流し、その後、例えば含水率測定装置６ｃの対向位置に配置される。この含水率測定装置６ｃは、前述の含水率測定装置６ａ，６ｂと同様に、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２の含水率を測定可能である。なお、ホッパ２ａ，２ｂ，２ｃ及び含水率測定装置６ａ，６ｂ，６ｃの数及び配置場所は、前述の例に限定されず、適宜変更可能である。例えば、ホッパ２ａ，２ｂに通される前に、含水率測定装置６ａ，６ｂ，６ｃと同様の含水率測定装置が細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２の含水率を測定してもよい。
【００２８】
含水率測定装置６ｃの対向位置を通過した細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２は、コンベア３の下端部分に乗せられる。コンベア３は、その下端から斜め上方に延在すると共に細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２を斜め上方に搬送するコンベア本体３ａと、コンベア本体３ａの上方でコンベア本体３ａに沿って延在するカバー３ｂと、コンベア本体３ａを支持する複数の柱部材３ｃと、を備えている。
【００２９】
コンベア本体３ａは、その上面に細粒材Ｍ１と粗粒材Ｍ２とが乗せられて、乗せられた細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２を斜め上方に搬送する。カバー３ｂは、コンベア本体３ａを斜め上から覆っており、例えば雨から細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２を保護する。このカバー３ｂ及びコンベア本体３ａによって、コンベア３における細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２の搬送経路３ｄは、少なくともその上下が覆われた態様となっており、後述する温風Ｈを導入しやすい形状となっている。複数の柱部材３ｃは、コンベア本体３ａから地面Ｇに向かって延びており、コンベア本体３ａを傾斜させた状態で支持している。
【００３０】
ミキサ４は、全体として筒状を呈しており、その内部に細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２を流通可能となっている。ミキサ４の上端は、コンベア３の上端と隣接しており、コンベア３において斜め上方に移動した細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２は、上方からミキサ４の内部に供給される。ミキサ４は、５体の筒部４ａが互いに回転可能に連結されて形成された筒体４ｂと、筒体４ｂを傾斜させた状態で支持する複数の柱部材４ｃと、を備えている。
【００３１】
筒体４ｂの各筒部４ａは、その軸線方向ｘ（斜めに延びる方向）に互いに連結されており、互いに軸線回りに回転可能となっている。各筒部４ａの内部には細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２が通り、各筒部４ａ内を通る細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２は各筒部４ａの回転によって撹拌混合される。また、図５に示されるように、一の筒部４ａは、軸線方向ｘに隣接する他の筒部４ａの反対方向に回転する。具体的には、筒体４ｂの上から奇数番目に位置する筒部４ａの回転方向は、上から偶数番目に位置する筒部４ａの反対方向に回転する。このように一の筒部４ａを隣接する他の筒部４ａの反対方向に回転させることにより、筒部４ａ内で細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２の撹拌混合及び均一化を促進させることが可能となっている。
【００３２】
図４は、各筒部４ａを展開した展開図を示している。図４に示されるように、各筒部４ａの内面４ｄには、内面４ｄから面外方向に突出する複数の突出部４ｅが設けられている。各突出部４ｅは、各筒部４ａの軸線方向ｘに対して所定角度θを成して傾斜している。所定角度θの値は、例えば５０°以上且つ８０°以下であるが、０°より大きく且つ９０°以下であれば任意の値とすることが可能である。また、一の筒部４ａにおける突出部４ｅの傾斜方向は、軸線方向ｘに隣接する他の筒部４ａにおける突出部４ｅの傾斜方向と、互いに逆となっている。このように各筒部４ａの内面４ｄにおいて突出部４ｅが所定角度θを成して傾斜していることにより、内面４ｄ及び突出部４ｅを通る細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２の撹拌混合及び均一化を更に促進させることが可能となっている。
【００３３】
図３及び図４のように構成されるミキサ４において、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２は、上から筒体４ｂの内部に導入される。筒体４ｂの内部に導入された細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２は、各筒部４ａの回転、及び各突出部４ｅへの衝突によって撹拌混合されながら筒体４ｂ内を下方に移動していく。
【００３４】
また、筒体４ｂの下端には温風供給装置５が配置される。温風供給装置５は、例えば、昇降装置Ｖ１によって昇降可能な作業台Ｖ２を備えた作業車Ｖに搭載されており、作業台Ｖ２上に配置されている。このように温風供給装置５が作業車Ｖの昇降可能な作業台Ｖ２上に配置されることにより、温風供給装置５を所望の位置に移動可能となっている。温風供給装置５は、下から筒体４ｂ内に挿入されるホース部５ａと、例えば灯油によって温風Ｈをホース部５ａ内に送出するファンヒータ５ｂと、を備えている。このファンヒータ５ｂから送出される温風Ｈのように、本実施形態で用いられる温風は、バーナーのような炎ではなく、ヒータとして用いられる程度の比較的低温の温風を想定している。ホース部５ａは、例えばビニルによって構成されている。なお、温風供給装置５の構成は、上記に限られず、適宜変更可能である。
【００３５】
以上のようにミキサ４の下側に温風供給装置５が配置され、温風供給装置５のホース部５ａが筒体４ｂに下から挿入され、ホース部５ａから筒体４ｂ内に温風が供給される。これにより、図５に模式的に示されるように、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２を筒体４ｂの回転によって筒体４ｂ内で撹拌混合すると共に、上から下に移動する細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２に対して下から上へ温風Ｈが吹き付けられる。
【００３６】
また、筒体４ｂに下から供給された温風Ｈは筒体４ｂの内面４ｄに沿って斜め上に移動するので、温風Ｈは筒体４ｂの内部で細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２に対して逆行し、これにより細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２は筒体４ｂ内で効率よく乾燥され含水率が低減できる。筒体４ｂ内で撹拌混合及び乾燥された細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２は、土質材料Ｍとして筒体４ｂの下方に排出される。排出された土質材料Ｍは、トラック等によってロックフィルダムＤを構築する現場に搬送されて遮水壁Ｗとして用いられる。
【００３７】
次に、土質材料製造装置１を用いて土質材料Ｍを製造する製造方法について、図６及び図７を参照しながら説明する。図６は、土質材料Ｍが得られるまでの各工程を土質材料製造装置１の各装置を簡略化して示した図であり、図７は、本実施形態の土質材料Ｍの製造方法の一例を示すフローチャートである。
【００３８】
まず、図６及び図７に示されるように、地盤の掘削を行って地盤材料Ｂの山を形成する（ステップＳ１）。そして、ステップＳ２に移行し、得られた地盤材料Ｂから、篩分けによって細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２を分級し、細粒材Ｍ１と粗粒材Ｍ２との分別を行う。このとき、例えばグリズリバーによって細粒材Ｍ１と粗粒材Ｍ２との篩分けを行うことにより、細粒材Ｍ１と粗粒材Ｍ２とを分別する。
【００３９】
次に、ステップＳ３では、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２をそれぞれ気中に存置することによって、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２をそれぞれ所定期間曝す工程を実行する。この所定期間は、例えば１週間以上であり、好ましくは、１月以上且つ６月以下であり、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２をある程度乾燥させるのに十分とされた期間である。すなわち、ステップＳ３では、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２のそれぞれが天日乾燥されるので、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２それぞれの含水率がある程度低減される。
【００４０】
細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２を所定期間曝した後には、前述の含水率測定装置６ａ，６ｂを用いて細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２それぞれの含水率を測定し、その後、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２を土質材料製造装置１のホッパ２に流し込んで細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２の混合を開始する（ステップＳ４）。なお、ホッパ２で流下した細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２に対して含水率測定装置６が細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２の含水率を測定してもよい。
【００４１】
その後は、ステップＳ５に移行して、細粒材Ｍ１の含水率と粗粒材Ｍ２の含水率とを比較する工程が行われる。ステップＳ５において、細粒材Ｍ１の含水率が粗粒材Ｍ２の含水率以上であると判定した場合には、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２をコンベア３で搬送した後に、温風供給装置５による温風Ｈの導入と、ミキサ４の回転による細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２の撹拌混合と、を実行する。このように、加熱する工程（温風を当てる工程）と混合する工程とを実行する（ステップＳ６）。
【００４２】
一方、ステップＳ５において、細粒材Ｍ１の含水率が粗粒材Ｍ２の含水率以上でないと判定した場合には、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２をコンベア３で搬送し、加水装置Ｋによる細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２への加水と、ミキサ４の回転による細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２の撹拌混合と、を実行する（ステップＳ７）。ステップＳ７では、温風供給装置５による温風Ｈの導入は行わないが、ステップＳ７において細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２への加水を省略することも可能である。
【００４３】
以上のようにステップＳ６又はステップＳ７を経ることにより、ミキサ４において、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２の撹拌混合による均一化と、乾燥による細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２の含水率の調整と、を同時に行って、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２の含水率を最適含水率Ｒmaxに近づける処理を実行する。そして、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２の含水率を最適含水率Ｒmaxに近づけるために、温風供給装置５による温風Ｈの供給量は調整される。このように、土質材料製造装置１では、ミキサ４の内部に細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２を供給すると共に温風Ｈの供給を行うことにより、大量の細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２の均一化と乾燥とを一度に行うことが可能となっている。
【００４４】
上記のようにミキサ４で均一化及び乾燥された細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２は、土質材料Ｍとしてミキサ４の下方に排出される。そして、ミキサ４から排出された土質材料Ｍは、トラック等によってロックフィルダムＤの構築現場に運搬され（ステップＳ８）、遮水壁Ｗとして用いられる。こうして一連の処理が終了する。
【００４５】
次に、本実施形態に係る土質材料の含水率調整方法の作用効果について説明する。
【００４６】
本実施形態に係る土質材料の含水率調整方法では、地盤材料Ｂから分別された細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２のそれぞれは所定期間曝されることになる。このとき、粗粒材Ｍ２の粒径は細粒材Ｍ１の粒径よりも大きいので、所定期間曝している段階では、粗粒材Ｍ２の方が細粒材Ｍ１よりも粒子間の空隙が大きく通気に接する表面積が大きいので含水率が低減しやすい。よって、分別された細粒材Ｍ１と粗粒材Ｍ２のそれぞれを所定期間曝すことにより、このときには特に粗粒材Ｍ２の含水率を低減させることができる。
【００４７】
また、所定期間曝された細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２は、混合された状態で温風供給装置５の温風Ｈにより加熱される。このとき、より乾いた粗粒材Ｍ２と、細粒材Ｍ１とが混合された状態で加熱されるので、細粒材Ｍ１のみが加熱される場合よりも、効率よく細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２を乾燥させることができる。すなわち、乾いた粗粒材Ｍ２に細粒材Ｍ１を混合させて加熱を行うことにより、細粒材Ｍ１に含まれた水分の気化を効率よく且つ適切に促進させることができる。よって、大量の土質材料Ｍが必要な場合であっても、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２の含水率の調整を効率よく且つ適切に行うことができる。
【００４８】
また、本実施形態の土質材料の含水率調整方法では、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２のミキサ４への投入によって、土質材料Ｍ（細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２）の粒度及び混合比率を調整することも可能である。例えば、図８に示されるように、ミキサ４への投入で細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２を撹拌混合させることにより、土質材料Ｍの混合比率（土質材料Ｍの粒度）を理想値（細粒材Ｍ１：粗粒材Ｍ２＝１：２の計算値）に近づけることができる。
【００４９】
また、本実施形態に係る土質材料の含水率調整方法では、図６及び図７に示されるように、地盤材料Ｂを細粒材Ｍ１と粗粒材Ｍ２に分級することによって前述の分別を行っている。従って、分級によって分別された細粒材Ｍ１と粗粒材Ｍ２のそれぞれに、前述の処理が施されるので、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２の含水率の調整を効率よく且つ適切に行うことができる。
【００５０】
また、所定期間曝す工程の後において、細粒材Ｍ１の含水率と粗粒材Ｍ２の含水率とを比較する工程を備え、比較する工程において、細粒材Ｍ１の含水率が粗粒材Ｍ２の含水率以上である場合には、加熱する工程を実行し、比較する工程において、細粒材Ｍ１の含水率が粗粒材Ｍ２の含水率以上でない場合には、加熱する工程を実行しなくてもよい。
【００５１】
よって、細粒材Ｍ１の含水率と粗粒材Ｍ２の含水率との比較を行って、細粒材Ｍ１の含水率が粗粒材Ｍ２の含水率以上である場合には、加熱する工程を実行する。このように細粒材Ｍ１の含水率が高い場合には、土質材料全体としても水分が多いことが多いので、加熱によって含水率を低減させることにより土質材料Ｍの品質を高めることができる。一方、細粒材Ｍ１の含水率が低い場合には、土質材料全体としても水分が少ないことが多いので、加熱を行わなくてもよい。このように、含水率の比較を行い、その結果を用いて加熱の要否を決定することができるので、含水率の調整をより適切に行うことができる。
【００５２】
また、加熱する工程では、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２を撹拌混合させながら細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２を加熱している。よって、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２を撹拌混合させながら細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２を加熱しており、撹拌混合によって細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２に含まれる水分の気化を促進させることができるので、含水率を効率よく低減させることができる。
【００５３】
また、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２を混合する工程は、傾斜して配置された筒体４ｂの内部で行われ、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２を混合する工程では、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２を筒体４ｂ内で混合しながら、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２を筒体４ｂの上方から下方に移動させ、温風を当てる工程では、筒体４ｂの下方から筒体４ｂ内の細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２に向かって温風Ｈを当てている。
【００５４】
よって、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２が上方から筒体４ｂ内に導入されると共に、筒体４ｂ内の細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２には、筒体４ｂの下方から温風Ｈが当てられる。従って、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２が筒体４ｂ内で上方から下方に流れると共に、温風Ｈは筒体４ｂ内で下方から上方に流れる。これにより、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２に対する温風Ｈの相対速度を高めることができるので、温風Ｈによる含水率の低減を一層効率よく行うことができる。
【００５５】
更に、温風を当てる工程で得られた土質材料Ｍは、ロックフィルダムＤの遮水壁Ｗとして用いられる。このロックフィルダムＤの遮水壁Ｗでは、前述したように高い遮水性能が求められる。そして、遮水壁Ｗとして用いられる土質材料Ｍとしても、その含水率が適切に調整された高品質のものが求められる。そこで、本実施形態に係る土質材料の含水率調整方法では、前述のように温風を当てる工程を経て得られた土質材料Ｍを製造することができ、この土質材料Ｍは、その含水率が効率よく且つ適切に調整されている。従って、効率よく製造することができると共に高品質な土質材料Ｍを、ロックフィルダムＤの遮水壁Ｗとして用いることができる。
【００５６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。すなわち、本発明は、各請求項の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。
【００５７】
例えば、前述の実施形態では、温風供給装置５がミキサ４の下方から筒体４ｂ内の細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２に向かって温風Ｈを当てる例について説明した。しかしながら、温風Ｈを当てる向き及び温風供給装置５の配置場所については、適宜変更可能である。
【００５８】
例えば、コンベア３の斜め上方に温風供給装置５を配置して、コンベア３の上方から細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２に向かって温風Ｈを当ててもよい。このように、コンベア３の斜め上方から細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２に向かって温風Ｈを当てる場合にも、斜め上方に移動する細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２に対して温風Ｈの相対速度を高めることができるので、含水率の低減を効率よく行うことができる。なお、他の例として、ミキサ４の斜め上方から細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２に向かって温風Ｈを当ててもよいし、コンベア３の斜め下方から細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２に向かって温風Ｈを当ててもよい。更に、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２を加熱させる手段は、温風Ｈに限られず、温風供給装置５以外の加熱手段、例えば、火で直接焙ってもよいし、混合する工程で使用する容器に加熱を行ってもよい。
【００５９】
また、前述の実施形態では、図６に示されるように、一つの地盤材料Ｂの山から細粒材Ｍ１と粗粒材Ｍ２とを分級して細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２を分別する例について説明した。しかしながら、細粒材Ｍ１の掘削場所と、粗粒材Ｍ２の掘削場所とを互いに別の場所として、細粒材Ｍ１の山と、粗粒材Ｍ２の山と、のそれぞれを予め形成してもよい。また、細粒材Ｍ１と粗粒材Ｍ２とを所定の割合で交互に層状に形成したブレンドパイルを形成しておいてもよく、このブレンドパイルを斜めにスライスカットして細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２を土質材料製造装置１に導入してもよい。更に、細粒材Ｍ１と粗粒材Ｍ２との混合時に、必要に応じて不足している細粒材Ｍ１を追加してもよい。
【００６０】
また、前述の実施形態では、土質材料ＭをロックフィルダムＤの遮水壁Ｗとして用いる例について説明したが、土質材料Ｍを適用可能な構造物はロックフィルダムＤの遮水壁Ｗに限定されない。例えば、土質材料Ｍを、堤防として用いる等、他の構造物に適用してもよい。
【００６１】
次に、本実施形態の土質材料製造装置１及び土質材料の含水率調整方法を用いて土質材料Ｍを製造した実施例及び比較例について説明する。ここで、本実施例では、盛土材として使用し透水性能の確保を考慮して細粒材Ｍ１と粗粒材Ｍ２との混合比率を１：２とした土質材料Ｍを材料として使用することにした。土質材料Ｍの最適含水率Ｒmaxは１８％であったので、施工時には混合した土質材料Ｍに求める含水率の範囲を１８％以上且つ２０％以下とした。
【００６２】
また、実施例では、地盤材料Ｂで掘削を行って分級を行い細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２を得た直後において、細粒材Ｍ１の含水率は３０％（ａ）、粗粒材Ｍ２の含水率は２７％（ｂ）であった。そして、所定期間曝す工程を実行し、２週間細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２を天日乾燥させた（晴天が続いた）後、細粒材Ｍ１の含水率は２４％（ｃ）、粗粒材Ｍ２の含水率は１２％（ｄ）となった。
【００６３】
その後、２カ月細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２を天日乾燥させた（比較的晴天が続いた）後、細粒材Ｍ１の含水率は２７％（ｅ）、粗粒材Ｍ２の含水率は１５％（ｆ）となり、更に、３カ月細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２を曝した（晴天雨天が繰り返された）後、細粒材Ｍ１の含水率は３０％（ｇ）、粗粒材Ｍ２の含水率は１８％（ｈ）、となった。このように細粒材Ｍ１と粗粒材Ｍ２とを別々に所定期間曝すことによって粗粒材Ｍ２の含水率を低減できることが分かった。なお、細粒材Ｍ１と粗粒材Ｍ２とを別々の採掘場から得た場合にも同様の結果となった。
【００６４】
一方、比較例では、掘削直後に細粒材Ｍ１と粗粒材Ｍ２とを混合して混合土を生成し、この状態で所定期間曝した。この直後において、混合土の含水率は２８％となった。そして、２週間混合土を天日乾燥させた（晴天が続いた）後、混合土の含水率は２０％となり、その後２カ月混合土を天日乾燥させた（比較的晴天が続いた）後、混合土の含水率は２２％となった。そして、３カ月混合土を曝した（晴天雨天が繰り返された）後、混合土の含水率は２６％となった。
【００６５】
更に、前述の実施例の（ａ）〜（ｈ）の各時点において、細粒材Ｍ１と粗粒材Ｍ２とを１：２で混合した場合における平均含水率は、最初の時点（（ａ）及び（ｂ））では２８％（＝（３０％＋２７％×２）／３）、２週間後の時点（（ｃ）及び（ｄ））では１６％（＝（２４％＋１２％×２）／３）、２カ月後の時点（（ｅ）及び（ｆ））では１９％（＝（２７％＋１５％×２）／３）、３カ月後の時点（（ｇ）及び（ｈ））では２２％（＝（３０％＋１８％×２）／３）となった。
【００６６】
そして、３か月後の時点で平均含水率が２２％であった細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２を土質材料製造装置１に導入して、混合及び乾燥を促進させると、結果として得られた土質材料Ｍの含水率は、３％減少できて１９％となった。従って、得られた土質材料Ｍの含水率は１８％以上且つ２０％以下であって所望の範囲内であるため、求める品質が確保されていることが分かった。
【００６７】
一方、細粒材Ｍ１のみを土質材料製造装置１に導入する比較例では、含水率が３０％（ｇ）の細粒材Ｍ１のみを土質材料製造装置１に導入した。この場合、細粒材Ｍ１の含水率は５％低減できて２５％となった。しかし、この細粒材Ｍ１と粗粒材Ｍ２とを１：２で混合した土質材料の含水率は２０．５％（＝（２５％＋１８％×２）／３）となり、所望の範囲内にならなかった。これにより、細粒材Ｍ１のみを土質材料製造装置１に導入しても求める品質の土質材料Ｍが得られなかったことが分かった。
【００６８】
以上の実施例及び比較例により、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２をそれぞれ個別に所定期間曝し、その後、細粒材Ｍ１及び粗粒材Ｍ２を共に土質材料製造装置１に導入した場合に、高品質の土質材料Ｍが得られることが確認できた。
【符号の説明】
【００６９】
１…土質材料製造装置、２，２ａ，２ｂ，２ｃ…ホッパ、３…コンベア、３ａ…コンベア本体、３ｂ…カバー、３ｃ…柱部材、４…ミキサ、４ａ…筒部、４ｂ…筒体、４ｃ…柱部材、４ｄ…内面、４ｅ…突出部、５…温風供給装置、５ａ…ホース部、５ｂ…ファンヒータ、６，６ａ，６ｂ，６ｃ…含水率測定装置、Ｂ…地盤材料、Ｄ…ロックフィルダム、Ｄ１…盛立面、Ｆ…フィルタ層、Ｇ…地面、Ｈ…温風、Ｍ…土質材料、Ｍ１…細粒材、Ｍ２…粗粒材、Ｒ…ロック層、Ｖ…作業車、Ｖ１…昇降装置、Ｖ２…作業台、Ｗ…遮水壁、ｘ…軸線方向、θ…所定角度。
【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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