(57)【要約】【課題】地盤の状態、地盤内の水位の変動、試験孔の内径などに応じて、重量の重い各種の外径や長さの錘を用意する必要がなく、容易に透水試験を実施することができる単孔式透水試験方法を提供する。【解決手段】地盤に掘削した試験孔内の水中に、投入体を投入し、投入体の投入により又は該投入体の水中からの引き上げにより、試験孔内の水位の変動を時間経過と共に測定し、経過時間に伴う測定水位と平衡水位の水位差の情報に基づき透水係数を算出する。投入体として水が浸入可能な袋に高吸水性ポリマーを充填した吸水性ポリマー袋１を使用し、ロープの先端に締結した吸水性ポリマー袋１を試験孔５内に投入して、吸水性ポリマー袋１内に水を吸収させ、次に、該ロープを引いて吸水性ポリマー袋１を素早く水中から空気中に引き上げ、そのときの試験孔内の水位変動を時間経過と共に測定する。【選択図】図３
2007032163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に掘削した試験孔内の水中に、投入体を投入し、該投入体の投入により又は該投入体の水中からの引き上げにより、試験孔内の水位の変動を時間経過と共に測定し、経過時間及び測定水位と平衡水位の水位差の情報に基づき透水係数を算出する単孔式透水試験方法において、
投入体として水が浸入可能な袋に高吸水性ポリマーを充填した吸水性ポリマー袋を使用し、ロープの先端に締結した該吸水性ポリマー袋を試験孔内に投入して、該吸水性ポリマー袋内に水を吸収させ、次に、該ロープを引いて該吸水性ポリマー袋を素早く水中から空気中に引き上げ、又は水中に投入し、そのときの該試験孔内の水位変動を時間経過と共に測定し、該経過時間及び測定水位と平衡水位の水位差の情報に基づき透水係数を算出することを特徴とする単孔式透水試験方法。
【請求項２】
前記吸水性ポリマー袋の袋は、高吸水性ポリマーを収納可能で且つ水を浸入可能な織布または網から形成され、該袋の底部に重りが取り付けられ、該袋内に高吸水性ポリマーとして架橋ポリアクリル酸塩系樹脂を充填することを特徴とする請求項１記載の単孔式透水試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤の透水性を示す透水係数を求めるために実施する透水試験方法に関し、特に、地盤に掘削した試験孔内の水中に、投入体を投入し、その投入体の引き上げ、引き下げにより試験孔内の水位の変動を時間経過と共に測定して、透水係数を求める単孔式透水試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の単孔式透水試験方法として、従来、地盤に掘削した試験孔内の水中に、スラグ（錘）を投入し、そのスラグの引き上げ、引き下げにより試験孔内の水位の変動を時間経過と共に測定する単孔式透水試験方法（スラグ法）が、下記非特許文献１などで知られている。
【非特許文献１】地盤調査法改訂編集委員会編集「地盤調査の方法と解説」、３７０頁〜３８０頁、平成１６年６月１日社団法人地盤工学会発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このスラグ法による単孔式透水試験方法は、試験孔の水位を上昇或いは低下させるとき、試験孔のまわりの地盤の水位に変動を生じさせない、つまり水位を瞬時に上昇させ又は低下させることが、試験精度を上げるために重要である。
【０００４】
このために、従来では、スラグと称される金属製の錘を試験孔に投入し、その錘の体積分だけ孔内の水位を上昇させる。そして、水位が上昇した時点から元の自然状態に戻るまでの水位を時間経過と共に測定し、透水係数を求めている。
【０００５】
しかしながら、このスラグ法の単孔式透水試験方法は、試験孔の内径、試験区間長、水位変動などに応じて、試験孔内に投入する錘の外径とその長さを細かく変える必要があった。例えば、試験孔内の水位変動を１ｍとすると、試験孔の内径を７５ｍｍとし、自然水位ＧＬ-１．０ｍ（地表面下１．０ｍ）、試験区間長ＧＬ-５．０〜５．５ｍ（地表面下５．０ｍ〜５．５ｍ）とした場合、外径６５ｍｍ、長さ０．７５ｍの円柱状の錘が鋼材などで製作され、使用されていた。
【０００６】
このため、地盤内の水位変動、試験孔の内径、試験区間長などに応じて、各種の外径や長さの錘を用意する必要があり、また、数ｃｍの外径で１ｍ前後の長さになる鋼材の錘は非常に重く、現場において錘の運搬に非常に手間がかかるという課題があった。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するものであり、地盤の状態、地盤内の水位の変動、試験孔の内径などに応じて、重量の重い各種の外径や長さの錘を用意する必要がなく、容易に透水試験を実施することができる単孔式透水試験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】
上記目的を達成するために、本発明の単孔式透水試験方法は、地盤に掘削した試験孔内の水中に、投入体を投入し、該投入体の投入により又は該投入体の水中からの引き上げにより、試験孔内の水位の変動を時間経過と共に測定し、経過時間及び測定水位と平衡水位の水位差の情報に基づき透水係数を算出する単孔式透水試験方法において、投入体として水が浸入可能な袋に高吸水性ポリマーを充填した吸水性ポリマー袋を使用し、ロープの先端に締結した該吸水性ポリマー袋を試験孔内に投入して、該吸水性ポリマー袋内に水を吸収させ、次に、該ロープを引いて該吸水性ポリマー袋を素早く水中から空気中に引き上げ、又は水中に投入し、そのときの該試験孔内の水位変動を時間経過と共に測定し、該経過時間及び測定水位と平衡水位の水位差の情報に基づき透水係数を算出することを特徴とする。
【０００９】
ここで、上記吸水性ポリマー袋の袋は、高吸水性ポリマーを収納可能で且つ水を浸入可能な織布または網から形成され、その底部に重りが取り付けられ、袋内に高吸水性ポリマーとして架橋ポリアクリル酸塩系樹脂を充填することができる。
【発明の効果】
【００１０】
上記の単孔式透水試験方法によれば、試験孔に投入する投入体として、重量の軽い高吸水性ポリマーを充填した吸水性ポリマー袋を使用するため、従来のように地盤内の水位変動、試験孔の内径、試験区間長などに応じて重量の重い各種の外径や長さの金属製の錘を用意する必要がなく、現場まで容易に持ち運ぶことができる。また、地盤内の水位変動、試験孔の内径、試験区間長などに応じて決定される吸水性ポリマー袋の吸水量は、袋内に充填する高吸水性ポリマーの重量により決まり、単位重量当りの高吸水性ポリマーの吸水量は判明している。したがって、透水試験を行なう現場において、その地盤内の水位変動、試験孔の内径、試験区間長などの情報から、袋内に収納する高吸水性ポリマーの重量を求め、その重量の高吸水性ポリマーを袋に充填して、透水試験現場に対応した吸水性ポリマー袋を作ることができる。よって、従来のように透水試験を行なう現場に応じて、重量の重い各種の外径、長さの投入体を予め製作し搬送する必要はなく、手軽に運搬可能な高吸水性ポリマーやそれを充填する袋を用いて、簡単に透水試験を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、非定常法による単孔式透水試験方法において使用する投入体としての吸水性ポリマー袋１の正面図を示している。
【００１２】
非定常法による単孔式透水試験方法は、地盤に掘削した試験孔内の水位を一時的に低下させ又は上昇させ、平衡状態に戻るときの水位変化を経時的に測定して、地盤の透水係数を求めるものであり、試験孔内の水位を一時的に低下させ又は上昇させるために、図１のような吸水性ポリマー袋１を試験孔内の水中に投入し、又は水中から吸水性ポリマー袋１を引き上げる。
【００１３】
吸水性ポリマー袋１は、水が浸入可能で且つ高吸水性ポリマーを収納可能な袋として任意の長さと外径をもって形成される。水が浸入可能で高吸水性ポリマーを収納可能な袋２としては、例えば、ガーゼで作られた袋、目の粗い織布で作られた袋、或は内部に充填する高吸水性ポリマーを保持可能な程度に細かい目の網で作られた袋などを例示することができる。袋２は、その中に入れた高吸水性ポリマーが水を吸水して膨張したとき、所定の外径を持った円柱形状となるように細長く形成されている。
【００１４】
また、袋２の底部には、重り３が配設される。重り３は吸水性ポリマー袋１を迅速に水中に入れることができる程度の重さがあれば充分であり、各種の外径の袋に適用できるように、特定の形状を有しない砂、砂利などの鉱物、適当な比重の軟質合成樹脂などを使用することができる。
【００１５】
透水試験に使用される試験孔の内径により、試験孔に投入される投入体としての吸水性ポリマー袋１の外径、つまり袋２の外径は異なるが、例えば、試験孔の内径が８６ｍｍの場合、袋２の外径は円柱状に吸水した状態で７０ｍｍとなるように形成される。
【００１６】
このように、試験に使用される吸水性ポリマー袋１の袋２の外径は、試験孔の内径により決まるため、予め数種類の外径を持った複数種の袋２を用意しておくとよい。一方、袋２の長さは、高吸水性ポリマーの吸水時に、所定量の水位変動を生じさせるように設定されるところ、袋２の上部の口部４は開口可能に閉じられ、吊下げるためのロープが固定される構造とすれば、各種の外径を有する長めの袋を予め製作しておき、現場の地盤内の水位変動、試験区間長などに合わせて、その袋の上部を切断し、適当な長さの袋として使用することができる。
【００１７】
例えば、この種の単孔式透水試験方法では、通常、内径６６ｍｍ、８６ｍｍ、１１６ｍｍの試験孔が使用されるが、これらの試験孔の内径に応じて、例えば、５０ｍｍ、７０ｍｍ、９０ｍｍの外径の袋２を製作することができる。また、これらの袋２の長さは、試験孔の内径と試験区間長つまり袋２を水中から引き上げ又は水中に投入した際に変化する水位変動の量に応じて、以下のように決定される。
【００１８】
すなわち、例えば試験孔の内径が８６ｍｍで、１ｍの水位変動を確保する場合、変動量の体積は、
0.043ｍ×0.043ｍ×π×１ｍ＝0.0058ｍ3
となる。
【００１９】
高吸水性ポリマーとしては、例えば架橋ポリアクリル酸塩系樹脂を使用することができ、使用される具体的な高吸水性ポリマーが決まれば、その高吸水性ポリマーの単位重量当りの吸水能力は正確に求めることができる。
【００２０】
例えば、使用する高吸水性ポリマーの吸水能力が５cc当り１リットル（0.001ｍ3）である場合、１ｍの水位変動の地下水を吸水するために必要とする高吸水性ポリマーの量は、
0.0058ｍ3÷0.001ｍ3×５cc＝29cc
となる。
【００２１】
一方、膨張時の袋２の外径を７０ｍｍとし、袋２の長さをＳｍとした場合、袋２の体積つまり袋内に吸水される吸水量は、
0.035ｍ×0.035ｍ×π×Ｓｍ＝0.00385ｍ3
したがって、上記の式から、袋２の長さＳｍは、約１．６２ｍ、となる。
【００２２】
このように、袋２は、その外径を７０ｍｍ、長さを１．６２ｍとするように、細長い円柱状に形成され、その袋内に２９ccの高吸収性ポリマーが充填される。この２９ccの高吸収性ポリマーは、その袋２の長手方向にそってある程度分散させて入れることが好ましい。
【００２３】
このために、袋２内は、長手方向に沿って袋内が複数の部屋に分断されるように、袋と同じ織布で仕切り（隔壁）を入れ、袋２の外側面には長手方向にそって、ファスナー付きの開口部を形成しておくとよい。このような長手方向に開口可能な袋２を形成すれば、現場において、掘削した試験孔の内径、試験区間長、水位変動の量に応じて、吸水性ポリマー袋１を製作する際、袋のファスナーを開いてその開口部から、上記のように算出された所定量（例えば２９cc）の高吸水性ポリマーを袋内に分散して充填し、試験現場に対応した吸水性ポリマー袋１を簡単に現場で製作することができる。
【００２４】
次に、上記の吸水性ポリマー袋１を使用して実施する単孔式透水試験方法を説明する。この透水試験方法は、試験孔内の水位の変動を時間経過と共に測定し、経過時間及び測定水位と平衡水位の水位差の情報に基づき透水係数を算出する非定常法としての単孔式透水試験方法である。
【００２５】
まず、透水試験を行なう現場の地盤に所定内径の孔を掘削し、その孔内に測定用パイプなどを挿入して、試験孔５を形成する。図２〜図４に示すように、試験孔５の先端（底部）より下側には、必要な長さの試験区間が略同じ内径の孔として形成され、試験区間長がＬ、試験区間の内径がＤに、Ｌ／Ｄが「４」以上となるように設定される。ここでは、上記のように、例えば試験区間の内径Ｄが８６ｍｍに設定される。
【００２６】
このように、試験孔５が、試験区間の内径Ｄを８６ｍｍとして形成される場合、水位変動１ｍを確保するために試験孔５に投入される投入体としての吸水性ポリマー袋１は、上記のように、外径が７０ｍｍ、長さが１．６２ｍに形成され、その袋２内には、水位変動量１ｍの地下水を吸水するために必要とする高吸水性ポリマーの量として、吸水能力を５cc当り１リットル（0.001ｍ3）とする高吸水性ポリマーが２９ｃｃだけ、袋の長手方向にそって分散して充填される。吸水性ポリマー袋１の上部にはロープが締結され、試験孔５内に吊下げ可能とする。
【００２７】
一方、試験孔５内には、水位計６のプローブ６ａが、地下水の水位変動を測定するために、挿入される。水位計６には、所謂自記水位計が使用され、水位計６は、プローブ６ａとして使用される圧力センサにより水圧を測定し、測定された水圧に基づき、試験孔内の水位を算出し、時間経過と共に変動する水位を測定して、記録する。
【００２８】
透水試験の開始に際し、先ず試験孔５内の地下水の平衡水位ｈ1が水位計６により測定される。そして透水試験が開始され、図２のように、試験孔５内に投入体として吸水性ポリマー袋１が投入される。この後、水位計６は、所定時間毎に、例えば１秒乃至数秒の間隔で、経時的に水位を測定し、その測定値を記録していく。
【００２９】
試験孔５内に吸水性ポリマー袋１が投入されると、吸水性ポリマー袋１は完全に水中に沈み、図３のように、袋２内に浸入した水が袋２内の高吸水性ポリマーに吸収される。高吸水性ポリマーは非常に保水力が強いため、多少の圧力が吸水性ポリマー袋１に加わった場合でも、吸水された水が放出されることはない。
【００３０】
上記のように、袋２内に充填された例えば２９ｃｃの高吸水性ポリマーには、0.00385ｍ3の水が吸水され、図３に示すように、袋２の外径を最大径として円柱状に膨張する。
【００３１】
次に、この状態で、ロープを引いて試験孔５の水中から吸水性ポリマー袋１を、図４のように、素早く空気中に引き上げる。このとき、吸水性ポリマー袋１内の高吸水性ポリマーに吸収された水が試験孔５内から瞬時に除去されるため、試験孔５内の水位ｈ2は、瞬時に図４のように１ｍ低下する。
【００３２】
この後、試験孔５内の地下水の水位は、徐々に平衡水位ｈ1まで戻ることになるが、その水位は水位計６によって所定時間毎に測定され、記録される。そして、試験孔５内の地下水の測定水位ｈ2が平衡水位ｈ1に戻った時点で、透水試験は一旦終了する。
【００３３】
この後、上記とは逆の水位変動を生じた際の透水係数を同様に求めるために、水位が平衡水位ｈ1に戻った時点で、水を吸収した状態の吸水性ポリマー袋１を、再び試験孔５に投入し、その水位を瞬時に上昇させ、再び平衡水位ｈ1に戻るまでの水位を、経時的に測定することもできる。
【００３４】
このように水位計６に記録された測定水位データは、パーソナルコンピュータなどに読み込まれ、各水位データについて、水位差ｓｍが、
｜ｈ1ーｈ2｜（ｍ）＝ｓｍ  から算出される。
【００３５】
そして、各時間毎の水位差ｓｍのデータにより、横軸を時間ｔとし、縦軸をlogｓとしたlogｓ−ｔ曲線を作成し、そのlogｓ−ｔ曲線上の任意の２点を結ぶ直線の勾配ａを算出し、この勾配ａと上記試験孔の内径Ｄと試験区間長Ｌから透水係数ｋを算定する。
【００３６】
すなわち、座標上の任意の２点（ｔ1，logｓ1）と（ｔ2，logｓ2）を結ぶ直線の勾配ａは、
ａ＝log（ｓ1/ｓ2）／（ｔ2―ｔ1）
から算出される。
【００３７】
そして、透水係数ｋは、
ｋ＝（２．３d）2／８Ｌ×log（２Ｌ／Ｄ）ａ
から算定される。ここで、ｄは水位変動区間の試験孔の内径である。
【００３８】
このように、試験孔５に投入する投入体として、軽量な高吸水性ポリマーを充填した吸水性ポリマー袋１を使用するため、従来のように地盤内の水位変動、試験孔の内径、試験区間長などに応じて重量の重い各種の外径や長さの錘を用意する必要がなく、現場まで容易に持ち運ぶことができる。また、地盤内の水位変動、試験孔の内径、試験区間長などに応じて決定される吸水性ポリマー袋１の吸水量は、袋内に充填する高吸水性ポリマーの重量により決まり、単位重量当りの高吸水性ポリマーの吸水量は判明している。
【００３９】
したがって、透水試験を行なう現場において、その地盤内の水位変動、試験孔の内径、試験区間長などの情報から、袋内に収納する高吸水性ポリマーの重量を求め、その重量の高吸水性ポリマーを袋に充填して、透水試験現場に対応した吸水性ポリマー袋１を作ることができる。
【００４０】
よって、従来のように透水試験を行なう現場に応じて、重量の重い各種の外径、長さの投入体を予め製作し搬送する必要はなく、手軽に運搬可能な高吸水性ポリマーやそれを充填する袋を用いて、簡単に透水試験を行うことができる。
【００４１】
なお、上記実施形態では、高吸水性ポリマーとして、架橋ポリアクリル酸塩系樹脂を使用したが、その他、デンプン系、セルロース系、ポリビニルアルコール系、或はアミノ酸系吸水性ポリマーを使用することもできる。
【００４２】
また、上記では、各測定時間毎の水位差ｓｍのデータにより、横軸を時間ｔとし、縦軸をlogｓとしたlogｓ−ｔ曲線を作成し、そのlogｓ−ｔ曲線上の任意の２点を結ぶ直線の勾配ａを算出する直線勾配法により透水係数を算定したが、それとは異なる曲線一致法を用いて透水係数を求めることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の単孔式透水試験方法に使用する吸水性ポリマー袋の正面図である。
【図２】単孔式透水試験方法を説明する際の開始時の断面説明図である。
【図３】吸水性ポリマー袋の投入時の断面説明図である。
【図４】吸水性ポリマー袋の引き上げ時の断面説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１−吸水性ポリマー袋
２−袋
３−重り
４−口部
５−試験孔
６−水位計
【図１】
2007032163.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2007032163.tif 000006