(57)【要約】【課題】圧地盤層の透水係数を原位置で迅速・簡易かつ多点的に計測することができ、材料の要求される透水性能を精度良く管理することができる原位置透水試験装置および原位置透水性計測システムを提供する。【解決手段】原位置透水試験装置は、低透水性土質材料に貫入し低透水性土質材料内に水を注水可能なロッド部と、前記ロッド部に水を圧入注水する圧入注水手段と、前記ロッド部に圧入注水する圧入水量Ｑを測定する圧入水量測定手段と、前記ロッド部に圧入注水する時間ｔを計測する圧入時間計測手段と、前記圧入水量Ｑと前記圧入時間ｔから圧入速度ｖ（＝Ｑ／ｔ）を演算する圧入速度演算手段と、前記低透水性土質材料における圧入速度ｖと透水係数ｋとの相関関係データを予め求め記憶した記憶手段と、前記相関関係データに基づき、演算した前記圧入速度ｖに該当する透水係数ｋを算出する透水係数算出手段と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
2008127832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重機により低透水性土質材料を含む地盤層を転圧した後、前記地盤層を転圧した原位置で前記低透水性土質材料の透水性を計測する原位置透水試験装置であって、
原位置透水試験装置は、
前記低透水性土質材料に貫入し前記低透水性土質材料内に水を注水可能なロッド部と、
前記ロッド部に水を圧入注水する圧入注水手段と、
前記ロッド部に圧入注水する圧入水量Ｑを測定する圧入水量測定手段と、
前記ロッド部に圧入注水する時間ｔを計測する圧入時間計測手段と、
前記圧入水量Ｑと前記圧入時間ｔから圧入速度ｖ（＝Ｑ／ｔ）を演算する圧入速度演算手段と、
前記低透水性土質材料における圧入速度ｖと透水係数ｋとの相関関係データを予め求め記憶した記憶手段と、
前記相関関係データに基づき、演算した前記圧入速度ｖに該当する透水係数ｋを算出する透水係数算出手段と、
を備えたことを特徴とする原位置透水試験装置。
【請求項２】
前記低透水性土質材料は、ベントナイト混合土であり、
前記相関関係データは、ベントナイト添加率を変えた前記ベントナイト混合土の供試体を作成し、前記ロッド部および圧入注水手段を用いて前記ベントナイト混合土の供試体に水を注入し、透水試験によりそれぞれのベントナイト添加率における圧入速度ｖと透水係数ｋとの相関関係を求めたデータである請求項１に記載の原位置透水試験装置。
【請求項３】
前記ロッド部は、
軸方向に注水通路が穿設された円柱状のロッド本体と、
円錐形状を有し円錐底面が前記ロッド本体の一端に固定され円錐先端より前記低透水性土質材料に貫入可能な貫入部と、
この貫入部と隣接する前記ロッド本体側に設けられ前記注水通路と連結して前記注水通路に注入された水を外部に放出可能なノズル部と、
を備えた請求項１または２に記載の原位置透水試験装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の原位置透水試験装置を用いて前記地盤層を転圧した原位置で透水性を計測する原位置透水性計測システムであって、
前記原位置の位置データをＧＰＳにより測定する手段と、
前記原位置透水試験装置を用いて前記原位置で算出した透水係数ｋを前記位置データに基づく２次元画像として表示するための制御をすると共に算出した透水係数ｋを２次元画像上で透水性能毎に表示内容を変えて表示するための制御をする画像管理手段と、
前記画像管理手段の制御により前記２次元画像を表示する表示手段と
を備えたことを特徴とする原位置透水性計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベントナイト混合土、ベントナイト材料などの低透水性土質材料を含む地盤層を、振動ローラ等重機により転圧した後、転圧地盤層が所定の遮水性能を有しているか否かを確認するための透水測定技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、貯水池等の遮水構造物の遮水工事では、漏水を許さない厳しい立地条件や環境条件が求められる。かかる遮水工事では、粘性土、ベントナイト混合土、ベントナイト材料などの低透水性土質材料を原料とし、振動ローラ等重機により転圧して遮水性能を高めている。
【０００３】
ところで、転圧した低透水性土質材料が所定の遮水性能を有しているか否かを確認する必要があり、転圧した後に、低透水性土質材料の遮水性能を測定するための透水測定を行っている。かかる確認作業は、従来、ＲＩ密度計あるいは砂置換法、あるいは数箇所のサンプル供試体により締固め密度や透水試験による透水係数を測定することによって透水性能を管理していた。
【特許文献１】特開２００３−１０８０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の技術では、締固め密度によって透水性能を管理しているので、直接的に透水係数を求めて確認しているわけではなく、精度の高い確認作業とはなっていない。
【０００５】
また、締固め密度の測定を測定点数が少ないため平均的な透水性の管理しかできず、ベントナイト等のばらつきによる透水性のばらつきまで予測できない。
【０００６】
更に、サンプル供試体を取得して透水試験を実施する場合、従来の技術では、低透水性土質材料であるから透水試験に要する時間が一ヶ月から半年程度かかる、という問題があった。
【０００７】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、圧地盤層の透水係数を原位置で迅速・簡易かつ多点的に計測することができ、材料の要求される透水性能を精度良く管理することができる原位置透水試験装置および原位置透水性計測システム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】
【０００８】
本発明は、前述の課題を解決するために、以下の手段を採用した。
すなわち、本発明の原位置透水試験装置は、重機により低透水性土質材料を含む地盤層を転圧した後、前記地盤層を転圧した原位置で前記低透水性土質材料の透水性を計測する原位置透水試験装置であって、原位置透水試験装置は、前記低透水性土質材料に貫入し前記低透水性土質材料内に水を注水可能なロッド部と、前記ロッド部に水を圧入注水する圧入注水手段（水槽、レキュレータ、コンプレッサ）と、前記ロッド部に圧入注水する圧入水量Ｑを測定する圧入水量測定手段（流量計）と、前記ロッド部に圧入注水する時間ｔを計測する圧入時間計測手段と、前記圧入水量Ｑと前記圧入時間ｔから圧入速度ｖ（＝Ｑ／ｔ）を演算する圧入速度演算手段と、前記低透水性土質材料における圧入速度ｖと透水係数ｋとの相関関係データを予め求め記憶した記憶手段と、前記相関関係データに基づき、演算した前記圧入速度ｖに該当する透水係数ｋを算出する透水係数算出手段と、を備えた
ことを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、転圧地盤層の透水係数を原位置で迅速・簡易かつ多点的に計測することができ、材料の要求される透水性能を精度良く管理することができる。
【００１０】
そして、この低透水性土質材料（例えば、粘性土、ベントナイト混合土、ベントナイト材料など）を含む使用した盛り土、埋め戻し土などに使用でき、例えば、低レベル放射性廃棄物浅地中処分のベントナイト混合土による埋め戻し土や最終処分場遮水層などの透水性能管理に適用できる。
【００１１】
また、圧入圧力を調整することで、一般土など（例えばダムサイトの遮水ゾーンなど）への適用も可能である。
【００１２】
また、本発明の原位置透水試験装置において、前記低透水性土質材料は、例えばベントナイト混合土であり、前記相関関係データは、ベントナイト添加率を変えた前記ベントナイト混合土の供試体を作成し、前記ロッド部および圧入注水手段を用いて前記ベントナイト混合土の供試体に水を注入し、透水試験によりそれぞれのベントナイト添加率における圧入速度ｖと透水係数ｋとの相関関係を求めたデータである構成としてもよい。
【００１３】
更に、本発明の原位置透水試験装置において、前記ロッド部は、軸方向に注水通路が穿設された円柱状のロッド本体と、円錐形状を有し円錐底面が前記ロッド本体の一端に固定され円錐先端より前記低透水性土質材料に貫入可能な貫入部と、この貫入部と隣接する前記ロッド本体側に設けられ前記注水通路と連結して前記注水通路に注入された水を外部に放出可能なノズル部と、を備えた構成としてもよい。
【００１４】
更に、本発明の原位置透水性計測システムは、原位置透水試験装置を用いて前記地盤層を転圧した原位置で透水性を計測する原位置透水性計測システムであって、前記原位置の位置データをＧＰＳにより測定する手段と、前記原位置透水試験装置を用いて前記原位置で算出した透水係数ｋを前記位置データに基づく２次元画像として表示するための制御をすると共に算出した透水係数ｋを２次元画像上で透水性能毎に表示内容を変えて表示するための制御をする画像管理手段と、前記画像管理手段の制御により前記２次元画像を表示する表示手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、（１）短時間による測定のための多点計測が可能であり、（２）施工エリアの原位置において面的な透水性能を把握することが可能であり、（３）事前の透水試験（キャリブレーション室内試験）で得られた相関関係データから、現場（原位置）において透水試験で測定した結果を用いて透水係数を予測でき、ベントナイト等のばらつきによる透水性のばらつきまで予測可能である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、転圧地盤層の透水係数を原位置で迅速・簡易かつ多点的に計測することができ、材料の要求される透水性能を精度良く管理することができる原位置透水試験装置および原位置透水性計測システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。なお、本実施の形態にかかる原位置透水試験装置は、振動ローラ（重機）により低透水性土質材料を含む地盤層を転圧した後、地盤層を転圧した原位置で低透水性土質材料の透水性を計測する装置である。また、低透水性土質材料は、この実施の形態では、ベントナイト混合土であり、このベントナイト混合土を埋め戻し土に使用する場合で説明する。
【００１８】
［原位置透水試験装置］
まず、本実施の形態にかかる原位置透水試験装置を説明する。
原位置透水試験装置１は、図１に示すように、ベントナイト混合土（低透水性土質材料）に貫入しベントナイト混合土内に水を注水可能なロッド部２と、ロッド部２に水を圧入注水する圧入注水手段（水槽１２、レキュレータ１３、コンプレッサ１４）と、ロッド部２に圧入注水する圧入水量Ｑを測定する圧入水量測定手段（流量計）１１と、測定したデータを増幅するアンプ１５と、測定したデータを演算処理するデータロガー１６と、データを記録する媒体であるメモリーカード１７と、を備えている。
【００１９】
そして、ロッド部２と水槽１２は、流量計１１を介して水槽１２の水が注水可能なように例えばフレックスチューブなどにより配管されている。また、レキュレータ１３とコンプレッサ１４は、水槽１２に圧縮空気を送れるように配管されている。更に、流量計１１は、アンプ１５を介してデータロガー１６と電気的に接続している。
【００２０】
ロッド部２は、軸方向に注水通路が穿設された円柱状のロッド本体と、円錐形状を有し円錐底面がロッド本体の一端に固定され円錐先端よりベントナイト混合土に貫入可能な貫入部と、この貫入部と隣接するロッド本体側に設けられ注水通路と連結して注水通路に注入された水を外部に放出可能なノズル部（注水口）と、を備えている。そして、ロッド本体の注水通路は、例えばフレックスチューブなどにより水槽１２からの配管と接続している。注入水はノズル部からロッド本体の周方向に沿って放射状に放出される。なお、ノズル部には目詰まりを防止するためのフィルター３が設けられている。また、ロッド部２が垂直に貫入できるようにドーナツ状のガイド５を用いる。そして、ベントナイト混合土に貫入したロッド部２が、注水時に上昇したり倒れたりしないようにドーナツ状の錘４をガイド５の上に載置して固定する。
【００２１】
データロガー１６は、コンピュータ構成の装置であり、ロッド部２に圧入注水する時間ｔを計測する圧入時間計測手段（図示せず）と、圧入水量Ｑと圧入時間ｔから圧入速度ｖ（＝Ｑ／ｔ）を演算する圧入速度演算手段（図示せず）と、ベントナイト混合土における圧入速度ｖと透水係数ｋとの相関関係データを予め求め記憶した記憶手段と、前記相関関係データに基づき、演算した前記圧入速度ｖに該当する透水係数ｋを算出する透水係数算出手段１６と、算出した透水係数ｋをメモリーカード１７に記憶させる書き込み手段（図示せず）と、を備えている。
【００２２】
［ベントナイト混合土における圧入速度ｖと透水係数ｋとの相関関係データの説明］
ベントナイト混合土における圧入速度ｖと透水係数ｋとの相関関係データは、現場計測の前に室内キャリブレーション試験を実施して求める。
【００２３】
まず、透水試験（変水位もしくは定水位）によりそれぞれの添加率における透水係数ｋを把握する（図２（ａ）：Ｓ１）。
【００２４】
次に、ベントナイト添加率を変えたベントナイト混合土の供試体（例えば、３０ｃｍモールド供試体など）を多数作成する（図２（ａ）：Ｓ２）。次に、図４（ａ）に示すロッド部装置一式２，３，４，５，６を用い、ベントナイト混合土の供試体にロッド部２が垂直に貫入できるようにドーナツ状のガイド５を設置し、ロッド部２を供試体に貫入した後、錘４を載置してロッド部２を固定する（図４（ｂ）参照）。なお、符号６は、ロッド部２の頂部に装着可能な有底円筒状のロッド頂部カバーであり、人力ではロッド部２が供試体に貫入しない場合は、ロッド部２の頂部にロッド頂部カバー６を装着してロッド頂部カバー６の上からゴム槌などで叩いて貫入させる。そして、ベントナイト混合土の供試体における圧入速度ｖを取得する（図２（ａ）：Ｓ３）。
【００２５】
次に、図２（ａ）のＳ１で把握した透水係数ｋと図２（ａ）のＳ３で取得した圧入速度ｖとの相関関係を図３のグラフで示すデータとして求める（図２（ａ）：Ｓ４）。求めた相関関係データは、データロガー１６の記憶手段に記憶される（図４（ｃ）参照）。
【００２６】
［原位置透水性計測システム］
次に、原位置透水試験装置１を用いて原位置で転圧地盤層の透水性を計測する原位置透水性計測システムについて説明する。
【００２７】
原位置透水性計測システム２０は、原位置透水試験装置１の他に、図５に示すように、原位置の位置データをＧＰＳにより測定する手段２３と、原位置透水試験装置１を用いて算出しメモリーカード１７に書き込まれた透水係数ｋを前記位置データに基づく２次元画像として表示するための制御をすると共に算出した透水係数ｋを２次元画像上で透水性能毎に表示内容を変えて表示するための制御をする画像管理手段（図示せず）と、前記画像管理手段の制御により前記２次元画像を表示する液晶画面（表示手段）２１とを備えている。
【００２８】
なお、２次元画像上で透水性能毎に表示内容を変えて表示するとは、透水係数ｋの数値毎のランクを予め複数決めておくと共に、表示エリア内に表示する内容を、ランク別に「波線（青）」、「斜線（緑）」、「交差線（橙）」、「ドットパターン（赤）」など異なる形状（色）に決めておき、かかる決めごとに基づき表示することをいう。
【００２９】
画像管理手段は、コンピュータ構成のＰＣ装置であり、バスを中心に、中央処理装置、メインメモリ、入力装置としてのキーボード、表示手段としての液晶画面２１、大規模記憶装置としてのハードディスク装置を有している。ハードディスク装置にはオペレーティングシステムとともに処理プログラム（画像管理処理プログラム）が登録されており、この画像管理処理プログラムをメインメモリを介して中央処理装置が読み込んで順次実行処理する。
【００３０】
液晶画面２１には、図６に示すように、透水係数ｋが位置データに基づく２次元画像（ｘ軸−ｙ軸画面）として表示される。また、液晶画面２１には、算出した透水係数ｋを２次元画像上で透水係数ｋのランク毎に「波線（青）」、「斜線（緑）」、「交差線（橙）」、「ドットパターン（赤）」など異なる形状（色）で表示される。
【００３１】
［原位置透水性計測システムの作用］
この実施の形態によれば、現場（原位置）において、対象地盤にノズル部（注水口）のついたロッド部２を貫入し、圧入注水手段（水槽１２、レキュレータ１３、コンプレッサ１４）を駆動させ、注水口から水を圧入する。この時、流量計１１は、圧入水量Ｑと圧入注水する時間ｔの情報をアンプ１５を介してデータロガー１６に通知する。すると、データロガー１６は、圧入水量Ｑと圧入時間ｔから注入速度（圧入速度）ｖ（＝Ｑ／ｔ）を演算する（図２（ｂ）：Ｓ１１）。次に、データロガー１６は、演算した前記圧入速度ｖに該当する透水係数ｋを算出（予測）し（図２（ｂ）：Ｓ１２）、算出した透水係数ｋを書き込み手段によりメモリーカード１７に記憶させる。
【００３２】
次に、図５に示すように、メモリーカード１７に記憶させた透水係数ｋを、画像管理手段であるコンピュータ構成のＰＣ装置に転送し、前記画像管理処理プログラムを起動させると、液晶画面２１には、図６に示すように、透水係数ｋが位置データに基づく２次元画像（ｘ軸−ｙ軸画面）として多点的に表示される。また、液晶画面２１には、算出した透水係数ｋを２次元画像上で透水係数ｋのランク毎に「波線（青）」、「斜線（緑）」、「交差線（橙）」、「ドットパターン（赤）」など異なる形状（色）で表示される（図２（
ｂ）：Ｓ１３）。
【００３３】
施工作業者は、液晶画面２１に表示された２次元画像を見ることで、転圧後の透水係数ｋのばらつきのある部分がリアルタイムで確認できる。すなわち、施工作業者は、転圧が十分に行われ透水性能が「ＯＫ」（図２（ｂ）：Ｓ１４）である領域と、転圧が不十分であって再転圧か必要（図２（ｂ）：Ｓ１５）である領域をリアルタイムで確認でき、材料の要求される透水性能を精度良く管理することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、低透水性土質材料（例えば、粘性土、ベントナイト混合土、ベントナイト材料など）を含む使用した盛り土、埋め戻し土などに使用でき、例えば、低レベル放射性廃棄物浅地中処分のベントナイト混合土による埋め戻し土や最終処分場遮水層などの透水性能管理に適用できる。また、圧入圧力を調整することで、一般土など（例えばダムサイトの遮水ゾーンなど）への適用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の原位置透水試験装置の概略図である。
【図２】事前試験と原位置試験の手順を示す流れ図である。
【図３】透水係数ｋと圧入速度ｖとの相関関係を示すグラフ図である。
【図４】事前試験の説明図である。
【図５】本発明の原位置透水性計測システムの概略図である。
【図６】表示手段の２次元画像図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    原位置透水試験装置
２    ロッド部
３    フィルター
４    錘
５    ガイド
１１  圧入水量測定手段（流量計）
１２  圧入注水手段（水槽）
１３  圧入注水手段（レキュレータ）
１４  圧入注水手段（コンプレッサ）
１５  アンプ
１６  データロガー
１７  メモリーカード
２０  原位置透水性計測システム
２１  表示手段（液晶画面）
【図１】
2008127832.tif 000003
【図２】
2008127832.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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