(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム製のスリーブから成り、三軸試験の対象である土砂サンプルを充填する三軸試験用メンブレンであって、
前記スリーブの側面に窓を開口し、該窓を閉じるように透明の合成樹脂膜を前記スリーブの内側から該窓の周縁に貼り付けて成る透明窓を有することを特徴とする三軸試験用メンブレン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤から採取した土、砂、砂礫等（以下、「土砂」と言う。）の三軸試験用メンブレンに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地中内に存在するメタンハイドレードを採取しエネルギー源として利用する試みが行われている。メタンハイドレードは、高圧、低温（例．10 M Pa、10℃）の生成条件で地中内に生成される。よって、掘削により地中から土砂サンプルを採取してその土砂サンプルの強度試験をすれば、メタンハイドレートを含む堆積層の強度を知ることができ、これにより、メタンハイドレート生産時における生産坑井の掘削や安定性についての判定が可能となる。  
【０００３】
ところで、従来、地盤から採取した土砂の強度測定のための三軸試験（三軸応力試験）やその他の試験が行われている。このような土砂の試験では、地盤から採取した土砂サンプルを「メンブレン」というラテックス等のゴム製のスリーブ内に充填して行っている（特許文献１、２参照）。
【０００４】
例えば、三軸試験では、メンブレンを圧力容器内の加圧ヘッドに装着する。そして、このメンブレンに圧力容器により外部から加圧するとともに、加圧ヘッドにより軸方向の圧力を付加して、三軸試験を行う。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２１５７４７号公報
【特許文献２】特開平１１−２３５６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の三軸試験用のメンブレンは、ゴム材で形成されており、ゴム材は薄くても強度を有し、弾性に富み、三軸試験等による土砂サンプルの変形に抵抗が少なく柔軟に対応でき、土砂サンプルへの加圧力をより正確に加えることができるから、メンブレン材料としては最適な材料である。しかしながら、ゴム材は、不透明であるために試験の最中での土砂サンプルの変形状況等が外部から可視的に観察することができないという問題があった。
【０００７】
土砂を構成する個々の粒子の挙動を観察することができれば、三軸試験中における土粒子相互の固着状態や噛み合せ、乗り上げまたは回転運動などが明らかになり、土砂のような粒状体サンプルの変形および破壊メカニズムの解明に寄与する。特に、メタンハイドレートの開発にあたっては、土砂中に含まれるハイドレートを分解しメタンガスを回収するため、分解メタンガスを含む土砂の変形特性やせん断強度を求める必要があり、メタンガスの存在下における土粒子の挙動を可視化できる意義は非常に大きい。
【０００８】
メンブレンを合成樹脂製の膜の構成とすることも考えられるが、三軸試験等による土砂サンプルの変形に柔軟に対応できるように膜厚を薄くすると、強度を維持できなくなり、どうしても厚みを増す必要が生じる。すると、伸縮性が失われ、三軸試験等による土砂サンプルの変形に柔軟に対応できず、測定精度が低下するという問題が生じる。
【０００９】
このような問題を解決するために、例えば、前掲の特許文献１に示すように、メンブレン内のサンプルの上端の状況が撮影できるように、容器内におけるキャップにテレビカメラを設置し、これに接続された容器の外部のモニタ装置でモニタするような構成が考えられているが、このような構成は、構造的に複雑となり、コストも高くなるという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題を解決することを目的とするものであり、三軸試験用メンブレン内部の土砂サンプルの状況が外部から観察でき、また、外部からメンブレン内の状況をカメラで連続撮影することもでき、この画像を拡大して観察することが可能となるような簡単なメンブレンの構造を実現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】
【００１１】
本発明は上記課題を解決するために、ゴム製のスリーブから成り、三軸試験の対象である土砂サンプルを充填する三軸試験用メンブレンであって、前記スリーブの側面に窓を開口し、該窓を閉じるように透明の合成樹脂膜をスリーブの内側から該窓の周縁に貼り付けて成る透明窓を有することを特徴とする三軸試験用メンブレンを提供する。
【発明の効果】
【００１２】
以上のような構成から成る本発明に係る三軸試験用メンブレンによれば、次の効果を生じる。
（１）本発明の三軸試験用メンブレンは、きわめて簡単な構造であるが、三軸試験用メンブレン内の土砂の状態が可視的に観察できるという多大の効果が生じる。
（２）メンブレンに設けた窓を通して、外部からメンブレン内の状況をカメラで連続撮影でき、さらにこの撮影画像を拡大して観察することが可能となるので、三軸試験中の土砂サンプル挙動が的確に観察できる。
（３）本発明の三軸試験用メンブレンは、薄いゴム製スリーブを利用することができるから、三軸試験において土砂サンプルの変形に対しても抵抗なくその変形に追従できるから、正確な測定が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明に係る三軸試験用メンブレンを実施するための最良の形態を実施例に基づいて図面を参照して、以下に説明する。
【実施例】
【００１４】
図１は、本発明に係る三軸試験用メンブレンの実施例を説明する図である。三軸試験用メンブレン１は、ゴム製の円筒状のスリーブ２を本体として形成されている。ゴム材としては、天然ゴム（ラテックス）が使用される。その厚さは、約0.3  〜0.5 ｍｍ程度である。
【００１５】
本発明の三軸試験用メンブレン１の特徴は、スリーブ２の側面に窓３を開口し、この窓３を閉じるように透明の合成樹脂膜４をスリーブ２の内側からこの窓３の周縁６に貼り付けて形成された透明窓５を有する構成である。
【００１６】
具体的には、この三軸試験用メンブレン１は、その側面に矩形又は円形の孔から成る窓３が形成されており、三軸試験用メンブレン１の内側からこの窓３の周縁６に沿って窓３を閉じるように、透明の合成樹脂膜４が接着剤で貼り付けられている。
【００１７】
窓３の大きさは、三軸試験用メンブレン１内の土砂サンプルの一部の状態が観察できる程度の大きさであればよい。例えば、直径が１０ｃｍで長さが２０ｃｍの三軸試験用メンブレンでは、窓３の寸法は、横幅２ｃｍ、縦幅３ｃｍ程度の寸法である。合成樹脂膜４としては、例えば、スチロール樹脂等の材料を使用すればよい。又、接着剤としては、例えば、シアノアクリレート等が使用される。
【００１８】
以上の構成から成る本発明の三軸試験用メンブレン１の使用に際しては、その中に土砂サンプルを充填し、三軸試験装置７の圧力容器８内に入れ、図１（ｂ）に示すように、キャップ９と基台１０の間に装着する。そして、三軸試験を行う。
【００１９】
本発明は三軸試験装置自体の発明ではないので、ここでではその詳細な説明はしないが、三軸試験用メンブレン１の説明の都合上、簡単に説明する。
【００２０】
三軸試験装置は、いろいろな態様があるが、図１（ｂ）において、一例である三軸試験装置７を模式的に説明する。外部の加圧水発生装置等の加圧源１１から圧力を圧力容器８内導入して三軸試験用メンブレン１を周囲から圧力Ｐ１で加圧するとともに、キャップ９により上方から軸方向に圧力Ｐ２で加圧して、三軸試験を行うことができる。キャップ９は、外部に設けられた油圧駆動装置等（図示しない。）により軸方向上下に動作するピストン棒１２の下端に設けられている。
【００２１】
このような三軸試験において、本発明に係る三軸試験用メンブレン１を利用すれば、三軸試験中の土砂サンプルの変化の状態や結果を透明窓５を通して外部から観察できる。
【００２２】
以上、本発明の三軸試験用メンブレンを実施するための最良の形態を実施例に基づいて説明したが、本発明はこのような実施例に限定されることなく、特許請求の範囲記載の技術的事項の範囲内で、いろいろな実施例があることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明に係る三軸試験用メンブレンは、地盤から採取した土砂の強度測定のための三軸試験に好適であり、特に、メタンハイドレード分解を想定した土砂の三軸試験にはきわめて効果的である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（ａ）は本発明の三軸試験用メンブレンの構成を説明する図であり、（ｂ）はその使用状態を説明する図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  三軸試験用メンブレン
２  スリーブ
３  窓
４  合成樹脂膜
５  透明窓
６  窓の周縁
７  三軸試験装置
８  圧力容器
９  キャップ
１０  基台
１１  加圧源
１２  ピストン棒
【図１】
0004677607.tif 000002