(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直に固定されていて、上部が開放されかつ下部にバルブを有する流出口を備え、施工現地の試料土砂を収納するとともに、試料土砂の上から測定対象の土砂地盤改良注入薬液が注入され、注入薬液が該バルブの操作により自重によって試料土砂の間隙を透過して該流出口から滴下される透明な容器を用い、上記流出口から注入薬液が滴下する状態を計測し、滴下の収斂状態における計測値を以て該注入薬液のゲル化時間と判定することを特徴とする土砂地盤改良注入薬液のゲル化時間測定方法。
【請求項２】
薬液が滴下する状態の計測が、滴下薬液の重量測定によって行われることを特徴とする請求項１に記載の土砂地盤改良注入薬液のゲル化時間測定方法。
【請求項３】
薬液が滴下する状態の計測が、滴下薬液の単位時間量によって行われることを特徴とする請求項１に記載の土砂地盤改良注入薬液のゲル化時間測定方法。
【請求項４】
薬液が滴下する状態の計測が、薬液が滴下する間隔の計測によって行われることを特徴とする請求項１に記載の土砂地盤改良注入薬液のゲル化時間測定方法。
【請求項５】
垂直に固定されていて、上部が開放されかつ下部にバルブを有する流出口を備え、施工現地の試料土砂を収納するとともに、試料土砂の上から測定対象の土砂地盤改良注入薬液が注入され、注入薬液が該バルブの操作により自重によって試料土砂の間隙を透過して該流出口から滴下される透明な容器と、上記流出口から滴下する注入薬液の計測装置から構成されることを特徴とする土砂地盤改良注入薬液のゲル化時間測定装置。
【請求項６】
薬液の計測装置が、薬液の滴下間隔を計測するパルスカウンタであることを特徴とする請求項５に記載の土砂地盤改良注入薬液のゲル化時間測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土砂地盤改良注入薬液のゲル化時間測定方法及び測定装置に関し、特に、ゲル化時間が数時間に及ぶ注入薬液に対しても、試料土砂に測定対象の土砂地盤改良注入薬液を注入したサンドゲル状態でのゲル化時間を自動的に計測することができる土砂地盤改良注入薬液のゲル化時間測定方法及び測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
土砂地盤改良工法における注入薬液の配合設計は、主に薬液の「ゲル化時間」によって決定されている。「ゲル化時間」については、一般的に薬液がゲル化するのに要する時間を以て称しており、明確な定義は為されていない。このために、土砂地盤改良工法における薬液注入では、主剤と硬化剤を混合した時点から流動性を失うまでの時間を「ゲル化時間」としており、測定方法として、カップ倒立法とＢ型粘度計による方法が一般的である。
【０００３】
カップ倒立法は、簡便な方法として最も一般的であり、その手法はカップに主剤と硬化剤を投入してからこれを倒立させるもので、薬液が流動性を失ってカップから滴下しなくなるまでこれを繰り返し行うことで、それまでの経過時間を測定する方法である。従って、この方法では、施工地盤の土砂をカップに投入してサンドゲル状態のゲル化時間を計測することもできる。
カップ倒立法は、ゲル化時間が数秒の「瞬結型」、数分の「急結型」及びゲル化時間が数十分の「緩結型」の薬液を対象にしているものであり、ゲル化時間が数時間に及ぶ薬液に対しては、自動測定が困難である。加えて、試験者が手作業で実施する必要があるために長時間の拘束を余儀なくさせられることや、測定値に個人差が大きくでることで信頼性に欠ける点も問題であった。
【０００４】
これに対して、Ｂ型粘度計による方法は、安定した測定値は得られるが、ゲル化までに多くの時間を要する薬液に対しては、多くの時間と労力を必要としている。特に、この方法は薬液のホモゲル状態でのゲル化時間の測定には適しているが、施工地盤の土砂を対象にしたサンドゲル状態での時間測定は不可能という問題がある。しかるに、薬液によっては、ゲル化時間が施工する現地地盤の土砂成分の影響を強く受ける場合があり、施工地盤の土砂を対象にしたサンドゲル状態でのゲル化時間の測定が必須であるから、この方法は、土砂地盤改良工法における注入薬液のゲル化時間の測定には適していない方法である。
【０００５】
さらに、一般の薬液注入では、一つの注入孔から注入される薬液量が少ないので、その注入時間は短時間で済んでいる。従って、従来のゲル化時間の測定は、この状態を前提にしているために、注入後の注入薬液は土中を移動せずに土中に静止した状態で存在していると想定して試験を行ってきた。
【０００６】
しかして、大容量の薬液を浸透注入する場合には、注入時間は数時間にも及び、しかもその間の注入薬液はゆっくりと土中を移動しているのが実態である。このために、従来の方法で得られたゲル化時間を過ぎても、実際には注入薬液が土中を移動していることからゲル化せずに、注入を継続できる場合が発生していた。
従って、従来の測定方法によるゲル化時間の測定は、実際の状況におけるゲル化時間よりも短いゲル化時間を示すことになり、注入薬液の配分設計に不正確さを与える危惧があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、現状における以上の状況に鑑みて考案されたものであり、ゲル化時間に強い影響を受ける注入薬液の配合設計に大きな誤りを生じさせないように、ゲル化時間の測定、特に現地地盤の土砂を対象にしたサンドゲル状態での時間測定を、土中における注入薬液の実際の動向に近似した状態に設定して測定し、これによって、大容量の薬液を注入する場合においても注入薬液の正確な配合設計が達成できる土砂地盤改良注入薬液のゲル化時間測定方法とそのための測定装置を提供している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による土砂地盤改良注入薬液のゲル化時間測定方法は、基本的に、垂直に固定されていて、上部が開放されかつ下部にバルブを有する流出口を備え、施工現地の試料土砂を収納するとともに、試料土砂の上から測定対象の土砂地盤改良注入薬液が注入され、注入薬液が該バルブの操作により自重によって試料土砂の間隙を透過して該流出口から滴下される透明な容器を用い、上記流出口から注入薬液が滴下する状態を計測し、滴下の収斂状態における計測値を以て注入薬液のゲル化時間と判定しており、具体的な薬液が滴下する状態の計測を、滴下薬液の重量、滴下薬液の単位時間量、薬液滴下の間隔を計測することで実施している。
【０００９】
又、本発明による土砂地盤改良注入薬液のゲル化時間測定装置は、垂直に固定されていて、上部が開放されかつ下部にバルブを有する流出口を備え、施工現地の試料土砂を収納するとともに、試料土砂の上から測定対象の土砂地盤改良注入薬液が注入され、注入薬液が該バルブの操作により自重によって試料土砂の間隙を透過して該流出口から滴下される透明な容器と、上記流出口から滴下する注入薬液の計測装置から構成されており、薬液の計測装置を薬液の滴下間隔を計測する計測装置にすることを含んでいる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明による土砂地盤改良注入薬液のゲル化時間測定方法は、垂直に固定されていて、上部が開放されかつ下部にバルブを有する流出口を備え、施工現地の試料土砂を収納するとともに、試料土砂の上から測定対象の土砂地盤改良注入薬液が注入され、注入薬液が該バルブの操作により自重によって試料土砂の間隙を透過して該流出口から滴下される透明な容器を用い、上記流出口から注入薬液が滴下する状態を計測し、滴下の収斂状態における計測値を以て注入薬液のゲル化時間と判定しており、これに用いるゲル化時間測定装置は、垂直に固定されていて、上部が開放されかつ下部にバルブを有する流出口を備え、施工現地の試料土砂を収納するとともに、試料土砂の上から測定対象の土砂地盤改良注入薬液が注入され、注入薬液が該バルブの操作により自重によって試料土砂の間隙を透過して該流出口から滴下される透明な容器と、上記流出口から滴下する注入薬液の滴下間隔を計測する計測装置から構成されている。以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は、本発明によるゲル化時間測定装置の概要図である。本実施の形態におけるゲル化時間測定装置１は、図示のように垂直に固定されている試料土砂を収納する容器２と計測装置３から構成されている。容器２は、上部を開放し下部を閉鎖した透明な円筒体で、下部には開閉バルブ４を備えた滴下細管５を備えており、円筒体の底面にはフイルター６を装備している。そして、計測装置３は、滴下する薬液を受けて信号を発信する受け皿７と、この受け皿７から発信された信号を受けてこれを計測する計数計８から構成されている。
【００１２】
本発明による測定は、開閉バルブ４を閉めた状態で施工現地からボーリングして持ってきた試料土砂１０を容器２のフイルター６の上に配置し、この配置された試料土砂１０の上から土砂地盤の改良に適用するために配合された薬液１１を注入して開始される。
上記注入とほぼ同時に、滴下細管５に設けてある開閉バルブ４を開いて上記薬液１１を試料土砂１０の間隙を経由させて滴下させる。薬液１１は、ゲル化を開始する前は自重によって試料土砂１０の間隙を容易に透過して、滴下細管５から滴下して受け皿７に到達する。
【００１３】
容器２の薬液１１は、ゲル化を継続させながら試料土砂１０の間隙を透過して滴下を続けるが、薬液のゲル化で試料土砂１０の間隙が拘束されてくると、図２に示すように時間の経過と共に薬液１１の滴下回数が減少して行き、滴下間隔も徐々に拡大して滴下の収斂状態を形成する。
【００１４】
滴下細管５から滴下する薬液を受けた受け皿７は、滴下したことを検知してその検知信号を計数計８に発信しており、信号を受けた計数計８は、その回数と間隔とを計測してゲル化時間のデーターとして自動的に連続記録することになる。
【００１５】
一方、別途の試験によって、薬液を注入された土砂が任意の液状化強度を発揮して行くゲル化状態の経過と滴下が収斂して行く状態とを対比させて、それぞれの状態における計測値を確認しており、この収斂状態での滴下回数や滴下間隔の値等の計測値をゲル化時間の特定値として設定している。
従って、任意の試料土砂を対象にしてそこに注入する薬液のゲル化時間を測定するには、上記のような配置と計測を実施し薬液の滴下が収斂する状態での計測値と上記特定値とを比較することによって、注入薬液を試料土砂に注入した場合のゲル化時間と判定することができることから、配合された薬液１１が試料土砂１０に対して所定の液状化強度を発揮するゲル化時間を正確に判定することができる。
【００１６】
尚、ゲル化時間として表現するためには、ゲル化の開始時間として、注入薬液の主材とゲル化剤とを配合した時、注入薬液を容器に入れて試料土砂に注入した時、バルブを開放して注入薬液の滴下を開始した時及び測定を開始した時等のいずれの時間を開始時間にするかで、多少の差が発生することになるが、本発明の測定対象にしているゲル化時間の長い注入薬液の場合には、本実施の形態のようにバルブ開放時からとしてもこれらの時間差は僅差に等しく、性能特性として問題にならない範疇のものである。
【００１７】
又、上記実施の形態では、薬液が滴下してくる状態の計測を、滴下回数もしくは滴下する間隔を計測することで行ったが、薬液滴下の計測は、この実施の形態に限定されるものでなく、この他にも例えば、滴下薬液の重量、滴下薬液の単位時間量等を計測すること等で実施することも可能であり、これらに対応したそれぞれの計測装置を用意することで確実に自動計測することができるものである。
【００１８】
又、最も的確なゲル化時間の計測としては、薬液のゲル化で試料土砂の間隙がゲル状に固結されて薬液の透過が停止することの確認であるから、薬液の滴下が停止するまでの時間をゲル化時間と判定することもゲル化時間の計測として有効な手段である。
【００１９】
【比較例】
本発明による土砂地盤改良注入薬液のゲル化時間測定方法と従来のカップ倒立法とを比較した注入実績を以下に示す。
本注入実績は、カップ倒立法ではゲル化時間が約３時間、本発明によるゲル化時間の測定方法では１０時間以上になる配合の薬液によるものであったが、カップ倒立法で定義されるゲル化時間の３時間を経過しても、薬液の注入は、以下のように、注入圧力の上昇もなく、小さな圧力で長時間に亘って継続され、下記のように大量の薬液が注入されている。
注入時間：１２．３（ｈ）、注入量：１４，７４６（リットル）、
注入圧力：０．１８（Ｍｐａ）、注入速度：２０（リットル／ｍｉｎ）、
【００２０】
上記の関係を確認するために、ｐＨ毎の土中におけるゲル化時間の差を図３に示している。
両方法のゲル化時間は図示のように明らかに異なっており、本発明によるゲル化時間の測定方法に対してカップ倒立法によるゲル化時間は明らかに短時間を示している。この傾向は、ゲル化時間の大きな範囲においてその差を大きくしており、最大では１．５倍程度の差として現れている。
【００２１】
以上の実績が明示するように、大口径、大容量の注入における配合設計では、カップ倒立法によるゲル化時間の測定は不適切であり、本発明によるゲル化時間の測定方法が、実態に合致した正確なゲル化時間を提示できることが証明されている。
【００２２】
以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明してきたが、本発明による土砂地盤改良注入薬液のゲル化時間測定方法は、垂直に固定されていて、上部が開放されかつ下部にバルブを有する流出口を備え、施工現地の試料土砂を収納するとともに、試料土砂の上から測定対象の土砂地盤改良注入薬液が注入され、注入薬液が該バルブの操作により自重によって試料土砂の間隙を透過して該流出口から滴下される透明な容器を用い、上記流出口から注入薬液が滴下する状態を計測し、滴下の収斂状態における計測値を以て注入薬液のゲル化時間と判定しており、これに用いるゲル化時間測定装置は、垂直に固定されていて、上部が開放されかつ下部にバルブを有する流出口を備え、施工現地の試料土砂を収納するとともに、試料土砂の上から測定対象の土砂地盤改良注入薬液が注入され、注入薬液が該バルブの操作により自重によって試料土砂の間隙を透過して該流出口から滴下される透明な容器と、上記流出口から滴下する注入薬液の滴下間隔を計測する計測装置から構成されているものであるから、本発明は、上記実施の形態に何ら限定されるものでなく、それぞれの各構成要件の展開によってその技術範囲が明確にされるごとくに、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは当然である。
【００２３】
【発明の効果】
本発明による土砂地盤改良注入薬液のゲル化時間測定方法は、垂直に固定されていて、上部が開放されかつ下部にバルブを有する流出口を備え、施工現地の試料土砂を収納するとともに、試料土砂の上から測定対象の土砂地盤改良注入薬液が注入され、注入薬液が該バルブの操作により自重によって試料土砂の間隙を透過して該流出口から滴下される透明な容器を用い、上記流出口から注入薬液が滴下する状態を計測し、滴下の収斂状態における計測値を以て該注入薬液のゲル化時間と判定しているので、大口径、大容量の注入に適合したゲル化時間の測定、特に現地地盤の土砂を対象にしたサンドゲル状態で土中を流動化する薬液のゲル化時間を測定することで、ゲル化時間に強い影響を受ける注入薬液の配合設計に正確なゲル化時間を提供しており、従来の計測法では対応できなかった長時間に亘って大容量の薬液を注入する場合における注入薬液の配合設計を精度の高いものに設定できる効果を発揮している。
【００２４】
又、本発明による土砂地盤改良注入薬液のゲル化時間測定装置は、垂直に固定されていて、上部が開放されかつ下部にバルブを有する流出口を備え、施工現地の試料土砂を収納するとともに、試料土砂の上から測定対象の土砂地盤改良注入薬液が注入され、注入薬液が該バルブの操作により自重によって試料土砂の間隙を透過して該流出口から滴下される透明な容器と、上記流出口から滴下する注入薬液の計測装置から構成されているので、大容量の薬液を注入して大口径化を図る地盤改良に適合した長時間に亘るゲル化時間の測定を、薬液が流動しているサンドゲルの状態で、測定者の個人差の無い客観的な値として、各種に亘って自動的に低コストで計測できる効果を発揮している。
【図面の簡単な説明】
【  図１】本発明によるゲル化時間測定装置の概要図
【  図２】本発明によるゲル化時間測定装置における時間の経過と滴下回数の計測図
【  図３】本発明によるゲル化時間測定方法とカップ倒立法によるゲル化時間の比較測定値図
【符号の説明】
１  ゲル化時間測定装置、  ２  容器、  ３  計測装置、４  開閉バルブ、  ５  滴下細管、  ６  フイルター、  ７  受け皿、８  パルスカウンタ、  １０  試料土砂、  １１  薬液、
【図１】
0004036594.tif 000002
【図２】
0004036594.tif 000003
【図３】
0004036594.tif 000004