2.2 長 時 間 透 水 試 験 に よ る 軟 岩 地 盤 の 透 水 性 評 価 と 基 礎 処 理 の 合 理 化
研 究 年 度：令和 2 年度
研 究 分 野：地質・基礎に関する調査研究
調 査 研 究 名：ダム基礎地盤の透水性評価
研 究 者：山口嘉一*、狩生 亮【要約】
ダム基礎地盤の透水性は、一般的に、ルジオンテストによって評価される。この試験方法については、「ルジオンテスト技術指針・同解説」（2006 年改訂版）が定められている。しかし、この技術指針では、軟岩地盤における試験の具体的な課題の一つである非定常浸透とそれに対する対策である長時間透水試験については示されていない。本研究では、長時間透水試験に関する既往及び現在実施中の事例の概要を紹介するとともに、それに基づく基礎処理の合理化について考察する。
【キーワード】ダム基礎軟岩、ルジオンテスト、長時間透水試験、基礎処理
1. はじめにダム基礎地盤の透水性は、一般に、多段階の定圧ない場合が比較的多い。さらに、ルジオンテストの注入圧力などの試験仕様が、必ずしも強度の小さい注水試験であるルジオンテストによって評価される。

軟岩地盤には適しておらず、限界圧力発生後の透水

この試験方法については、「ルジオンテスト技術指1),2)
針・同解説」 が定められており、全国のダムに性を評価することで、透水性を実際よりも過大に評価した場合も多くみられた 3)､4)。このような軟岩地おいて統一された方法により実施され、ダム基礎地盤におけるルジオンテストの課題を解決するための盤の透水性が評価されている。
また、
本技術指針は、
1)
1984 年 6 月に初めて指針化 され、その後の技術方策については、「ルジオンテスト技術指針・同解説」
2)の改訂版 において、既往の検討事例の成果も踏ま的進歩を踏まえて 2006 年 7 月に改訂 2)された。改え、解説や参考資料として示されている。しかし、訂版の中では，従来のような硬岩地盤のみならず、軟岩地盤に対する試験実施上の留意点も考慮されて軟岩地盤、特に不飽和地盤における各圧力段階の安定流量（非定常浸透流量）の評価方法については、おり、かなり幅広いダム基礎地盤に適用できる指針具体的な対策を表記するには至っていない。となった。
緊縮財政下における公共事業でのコスト縮減、環以上のような、軟岩地盤におけるルジオンテストの安定流量（非定常浸透流量）に関する具体的な課

境保全の観点からの開発工事おける改変面積の最小題と、その対策としての長時間透水試験の概要を事化が至上命題となっている中で、ダム建設事業においてもコスト縮減と環境保全の達成が強く求められ例に基づいて紹介するとともに、それを踏まえた基礎処理の合理化に関して考察する。ている。そのため、従来は掘削除去していたような地盤上においても、適切な調査、検討の結果を踏まえて安全性を確認した上でダムを建設しなければな

2. 安定流量に対する課題と長時間透水試験
2.1 安定流量に対する課題らない場合がある。このような状況下において、ダム堤体からの荷重が相対的に小さくなる堤高の低い部分から袖部にかけては、風化度の高い岩盤（風化ルジオンテストの各圧力段階において、安定流量が得られるまでの注水時間かなり長い場合、技術指針 1),2)における安定流量の規定（5 分間の注入流量軟岩盤）や未・低固結の堆積軟岩盤を基礎とする事が平均±10％の変動未満）を採用すると、定常状態例も少なくない。このような地盤においては、主たる基礎処理方法であるセメントを主材料としたグラが得られる前に次の圧力段階に移行することで、透水性の指標であるルジオン値を実際よりもかなり高ウチングによる遮水性の改良が困難となることが一く評価してしまう可能性がある。

般的である。しかし一方で、風化軟岩などにおいては、卓越した水みちとなる明瞭な亀裂が発達してい特に、地下水面上の不飽和領域の軟岩地盤では、試験孔周辺を十分飽和させた状況で安定（定常）流2-7

2.2 長時間透水試験の既往事例量を得るのにかなり長い時間を要す。また、地下水面下の軟岩地盤でも、その変形性が大きく貯留効果

長時間透水試験の既往事例を表-1 にとりまとめの高い地盤では同様な課題が発生する。
不飽和軟岩地盤で実施したルジオンテストの有効る。また、ルジオンテスト（ここでは、水押試験も含めた総称）による換算ルジオン値 LuWPT と長時間透注入圧力と単位注入流量の時刻歴（昇圧段階のみ表

水試験の換算ルジオン値 LuLPT の関係図 7)､8)を図-3 と示）と P-Q 曲線の一例 5)~8)をそれぞれ図-1 と図-2 に示す。図-1 からは、各圧力段階の流量が定常状態に図-4 に示す。
表-1 長時間透水試験の既往事例至っていないことが想定され、結果として図-2 に示すような昇圧時には下に凸、降圧時には上に凸のヒステリシスループを描く P-Q 曲線（昇降圧異路の逐次流量減少型 P-Q 曲線 3））が得られていることがわ

ダム名
ダム型式

耶⾺溪ダム
ム

ダム⾼（m） 62

かる。つまり、各注入圧力段階でさらに長い時間注水すれば、より小さい流量として安定流量が得られ、結果として評価される透水性がより実態に近くなる

管理者
対象地盤

国⼟交通省九州地⽅整備局
第四紀更新世凝灰⾓礫岩
・1圧⼒による試験方向で小さくなる。

漢那脇ダム
クフィルダムクフィルダム3766

内閣府沖縄総合事務局 内閣府沖縄総合事務局
第四紀更新世国頭礫層・5段階の圧⼒のルジオ

・⼤半が飽和地盤での ンテストにおいて、上試験の仕様

実施・試験数＝25

ルジオンテ

α=LuLPT/LuWPT＝0.2

間透⽔試験

LuWPT=ルジオンテス

によるルジトの換算ルジオン値

オン値の⽐
較

⼤保脇ダム

重⼒式コンクリートダ 内部⼟質遮⽔壁型ロッ 内部⼟質遮⽔壁型ロッLuLPT
験の換算ルジオン値

・試験数＝3
α=Lu1/Lu2=0.5程度（0.53、0.59、0.46）
Lu1=安定流量による
換算ルジオン値
Lu2=計測開始30分
後の流量による換算ルジオン値

先第三系名護層千枚岩主体（DH級）
・1圧⼒による試験・不飽和地盤での実施
・試験数＝8α=LuLPT/LuWPT＝0.1
LuWPT=ルジオンテス
トの換算ルジオン値
LuLPT
験の換算ルジオン値

LuLPTとLuWPTの関係 図-3ー

図-410)、11)

5)~8)

図
参考⽂献

9)

図-1 ルジオンテストによる有効注入圧力および単位注入流量の昇圧過程の時刻歴の一例（大保脇ダム）5)~8)

図-3 ルジオンテストによる換算ルジオン値 LuWPTと長時間透水試験の換算ルジオン値 LuLPT の関係（耶馬溪ダム）7)､8)
図-2 ルジオンテストによる P-Q 曲線の一例（大保脇ダム）5)~8)2-8

安定流量を得るための通水時間についても検討を行うため、第一段階の試験として、以下の圧力段階、各圧力段階での通水時間の組み合わせで長時間透水試験が実施された。
(1) 4 圧力段階、各圧力段階で 1 時間通水（1 時間／段階×4 圧力段階）：5 区間(2) 2 圧力段階、各圧力段階で 12 時間通水（12 時間／段階×2 圧力段階）：1 区間(3) 1 圧力段階、各圧力段階で 24 時間通水（24 時間／段階×1 圧力段階）：5 区間
ルジオンテストによる換算ルジオン値 LuWPT と 3 種類の仕様の長時間透水試験の換算ルジオン値 LuLPTの関係図を図-5 に示す。

図-4 ルジオンテストによる換算ルジオン値 LuWPTと長時間透水試験の換算ルジオン値 LuLPT の関係（大保脇ダム）7)､8)
各事例において、地盤の性状（地盤の飽和状態も含む）やルジオンテストや長時間透水試験の仕様が異なることなどから、厳密な定量関係の評価を行うことは難しいが、ルジオンテストによる換算ルジオン値 LuWPT と長時間透水試験の換算ルジオン値 LuLPTの比率α（=LuLPT/LuWPT）は 0.1～0.75 の間に分布し、その多くが 0.5 程度以下であることがわかる。つまり、安定流量を得るために、一定の注入圧力条件下において通常よりも長時間の注水を行うことで、より実際に近い状況で、通常のルジオンテストよりも透水性を小さく評価できることがわかる。
3. T ダムにおける長時間透水試験の実施

図-5 ルジオンテストによる換算ルジオン値 LuWPT

現在建設が進められている T ダムの安山岩の自破砕部（Tta）のカーテングラウチングにおいては、注と長時間透水試験の換算ルジオン値 LuLPT の関係（Tダムにおける試験）

入材料として超微粒子セメントを用いても改良目標値である 5Lu までの改良が進みづらく、多くの追加孔が発生している。また、対象岩盤の性状から、5Lu

この図より、ルジオンテストによる換算ルジオン値 LuWPT と長時間透水試験の換算ルジオン値 LuLPT の程度（通常のルジオンテストによる透水性評価）が比率α（=LuLPT/LuWPT）は、各圧力段階での通水時間グラウチングによる改良に限界と考えられ、またこの程度のルジオン値にまで遮水性を改良することで大きな水みちが残存している可能性は低いものと想が 1 時間の場合で 0.7～0.9（5 データ）
、12 時間で0.6 程度（1 データ）、24 時間で 0.2～0.6（5 データ）となっている。このことから、T ダムの Tta に対す定された。
このような状況を踏まえ、2 章において事例紹介

る長時間透水試験については、一定圧力段階での安定流量を得るための通水時間を 24 時間とすることした長時間透水試験を、注入次数がある程度進んだが適切と判断し、今後は「1 圧力段階、各圧力段階3 次孔以降で、通常のルジオンテストによる透水性が 5～10Lu の試験区間で併せて実施し、一定注入圧で 24 時間通水（24 時間／段階×1 圧力段階）」で長時間透水試験のデータを増やし、その結果に基づく、力における安定流量が得られた時の透水性を評価す

Tta の透水性の適正評価およびグラウチングの合理ることを検討している。
長時間透水試験において、一定注入圧力における化の検討を進めることとなっている。

2-9

4. 基礎処理の合理化に向けた検討における留意点

今後、同様な事例を積み重ねることにより、適切

2 章における既往事例及び現在建設が進めされてな形でダム基礎グラウチングの合理化が図られるこいるダムにおける試験的検討結果から、一定注入圧力において長時間通水する長時間透水試験を実施すとを期待する。

ることにより、より実際に近い状況で、通常のルジ参考文献

オンテストよりも透水性を小さく評価できることがわかった。この結果より、岩盤状況によっては、長1) 建設省河川局開発課監修：ルジオンテスト技術指針・同解説、（財）国土開発技術研究センタ

時間透水試験を実施することによりグラウチングにー、56pp.、1984 年.

おける追加孔を低減できる可能性があることが容易に理解できる。たとえば、ルジオンテストによる換算ルジオン値 LuWPT と長時間透水試験の換算ルジオ2) （財）国土技術研究センター編集：ルジオンテ
スト技術指針・同解説、大成出版社、66pp.、
2006 年.

ン値 LuLPT の対応関係、たとえば図-3 が得られていたとすると、通常のルジオンテストの換算ルジオン3) 松本徳久、山口嘉一、弘末文紀：ルジオンテス
トの各種境界条件下での精度と結果の解釈、建値が 5Lu 以下であれば、長時間透水試験結果として

設省土木研究所資料、№2518、238pp.、1987 年.

得られる安定流量時の換算ルイジオン値はほぼ 2Lu以下であることがわかる。
少し極端な解釈になるが、

4) 松本徳久、山口嘉一：軟岩基礎の原位置透水試
験方法に関する考察、土木技術資料、Vol.27、

たとえば規定最終次数孔における通常のルジオンテ
ストにおいて 5Lu 以下のルジオン値が得られ、試験を実施した領域の改良目標値が 2Lu であれば、追加№10、 pp.531～536、 1985 年.
5) 山口嘉一、安仁屋勉、池澤市郎、赤松利之：長時間透水試験による不飽和地盤の透水性評価，孔を施工する必要がないと評価できる可能性がある。

日本地下水学会 2007 年春季講演会講演要旨、

しかし、実際には、ある程度安全側判断を踏まえた適用を図っていく必要がある。さらに、長時間の通pp.42-47、2007 年.
6) 山口嘉一、安仁屋勉、池澤市郎、赤松利之：不水により試験孔周辺の地盤の目詰まりが進行して透飽和軟岩地盤における長時間透水試験、第 42

水性が小さく評価されていた場合には、実際よりも透水性を過小評価することになるので注意が必要で

回地盤工学研究発表会平成 19 年度発表講演集、pp.1071-1072、2007 年.

ある。目詰まり現象発生の具体的な確認方法として

7) 山口嘉一、安仁屋勉、池澤市郎、赤松利之：風は、同一試験区間で通常のルジオンテストと長時間透水試験を実施する場合、2 つの試験における同一化軟岩地盤の不飽和帯における長時間透水試
験 、 地 盤 工 学 ジ ャ ー ナ ル、 Vol.3 、 No.3 、ないしは同程度の注水圧力条件下での初期段階の注

pp.229-242、2008 年.

水流量の経時変化が同程度であることを確認することにより対応できる。

8) 山口嘉一、池澤市郎、下山顕治：不飽和風化軟岩地盤の長時間透水試験による飽和透水性評
価、ダム技術、No.270、2009 年.

5. おわりにダムの軟岩地盤における透水試験（ルジオンテス9) 建設省九州地方建設局耶馬溪ダム工事事務所：耶馬溪ダム工事誌、1112pp.、1985 年.

ト）の具体的な課題の一つである非定常浸透に対す

10) 沖縄開発庁沖縄総合事務局北部ダム事務所：漢る対策である長時間透水試験に関する 3 既往事例（2章）と現在建設が進められているダムサイトにおける 1 事例（3 章）の概要を紹介した。その結果、一那ダム工事誌、959pp.、1996 年.
11) 振井茂宏、寺川 陽、森 吉尚、安仁屋勉：第四紀砂礫層におけるグラウト効果の評価につい

定注入圧力において長時間通水する長時間透水試験を実施することにより、より実際に近い状況で、通て、第 40 回建設省技術研究会講演概要、自由課題河川部門、pp. 13-20、1986 年.

常のルジオンテストよりも透水性を小さく評価できることがわかった。
上記の事例に基づき、長時間透水試験によるグラウチング（ダム基礎地盤に対する主たる基礎処理方法）合理化の考え方と適用に際して留意点を簡単にとりまとめた（4 章）。

2-10