「技術フォーラム2020 Web 技術発表会」【26】

沈降分析における測定の自動化への試み（協）関西地盤環境研究センター ○三好 功季
松川 尚史

1. はじめに

中山 義久

藤村 亮

澤 孝平

林 峻平

西形達明

ーに被せ、浮ひょうの自由な動きを阻害しない程度に拘筆者らは数年来、土の粒度試験(沈降分析)の浮ひょう束した（図-2）。

1）を入れたまま測定する方法（これを「提案法2019」 と呼ぶ）と JIS 法2)（沈降2分後は浮ひょうを取り出し、その3. 試験結果とレーザー読み取りの課題

後の測定時間前に再度浮ひょうを挿入する方法）の検討

図-3～7に粒径加積曲線を示す。図中には JIS 法(青色)を行ってきた。その結果、両者の有意な差は小さいことと「提案法2020」（赤色）により3回ずつ測定した結果とが分かった。今回の報告は「提案法2019」を踏襲し、浮それらの平均したものを示している。

ひょうの竿の上下移動量をレーザー測器で読み取り、そ・笠岡粘土とカオリン1粘土は JIS 法と「提案法2020」

れを浮ひょうの読み値に換算し、それぞれの方法によるの顕著な差は見られずほぼ同等の結果である。

粒径加積曲線を描き、沈降分析の自動化への試みを検討

・カオリン2粘土は JIS 法、「提案法2020」とも粒径がした。

0.01mm くらいまで同じような傾向を示すが、粒径が0.01mm 以下では「提案法2020」が少し上方（細粒側）2. 試料の種類および試験方法に位置する。

本報告において使用した試料は、前回と同様の物理的・荒木田粘土と藤ノ森粘土は粒径が0.1mm 以下の範囲性質が異なる5種類の粘性土である（表-1）。メスシリン

で「提案法2020」は JIS 法に比べ下位（粗粒側）に位ダーに炉乾燥試料を50g ずつ入れ、1l の懸濁液として分置する。

散・攪拌後、沈降分析を実施した。

今回測定した5種類の粘土について、これらの傾向は前

実験は初めに JIS 法によって24時間読みまで測定する。

回の「提案法2019」の結果と類似である。従って、レー終了後直ちに再攪拌・静置後、浮ひょうは入れたままで、ザー測器による測定の自動化には問題ないと言える。

レーザー測器（諸元は表-2に示す）により浮ひょう頭部

JIS 法と提案法のわずかな違いの原因として、「提案法の移動量を読み取り、浮ひょうの読みに換算する（これ2020」ではターゲットの質量（約0.05g）と、浮ひょう傘を「提案法2020」と呼び、「提案法2019」との違いを表-部に積もる微粒子の合算が約0.1g になり、浮ひょうの読3に示す）。各方法とも1試料について、3サンプルずつ測み値が小さくなることの影響と考えられる。また、プラ定した。なお、浮ひょう頭部にはレーザーを感受しやすスチック製のフタと浮ひょう竿部との接触による抵抗のいように直径約1cm の紙製のターゲットを取り付けてお影響も考慮する必要があると考えられ、今後の検討課題

り、このターゲットによる読み値の補正量は事前に求めである。
表-1 試料の種類と物理試験結果ている。
「提案法2020」は図-1に示すように、メスシリンダーに入れた浮ひょうの真上にレーザー測器を設置し、ターゲットとレーザー測器間の距離(Li)を測定するものである。
準備作業として、純水中に入れた浮ひょうのターゲット

土粒子の密度ρ s (g/cm )液性限界
w L (%)

塑性限界
w P (%)

塑性指数
IP

カオリン1

2.765

59.9

32.5

27.4

カオリン2

2.652

24.2

17.6

6.6

笠岡

2.672

57.5

21.7

35.8

荒木田

2.713

46.5

24.0

22.5

藤ノ森

2.672

39.8

19.7

20.1

試料名

3とレーザー測器との距離(L0)を測定しておく。この距離

表-2 レーザー測器の諸元(L0)が浮ひょうのある温度における純水の密度を表すことになる。
沈降分析時の測定は浮ひょうを静置1分後の測定までにできるだけ上下動させないように投入し、ターゲットの中央にレーザー光が当たるよう移動させ、所定

メーカー

OPTEX FA/CD22-100V2

測定範囲±5㎝，最大10㎝

最小読み取り値6㎛

時間ごとのターゲットとレーザー測器間の距離(Li)を測

表-3 目読みとレーザー測器の精度定する。求めたい浮ひょうの読み値は(Li- L0)を浮ひょうの測定範囲の密度と竿の長さの関係とで浮ひょうの読み値に換算する（図-1）。
また、浮ひょうのターゲットに常にレーザー光が当たるように浮遊防止策として懸濁液の静置後、直径6mm ほどの穴をあけた薄いプラスチックのフタをメスシリンダ

2019年検討事項
比較内容
JIS法
提案法

2020年検討事項

1,2分目の5～1440分目の比重浮ひょうの

比重浮ひょうの読み取り読み取り

計測方法

読み取り精度入れたまま出し入れあり

目読み0.0002g/㎝3

レーザー測器

0.000003g/㎝3

入れたまま提案法2019

提案法2020

「技術フォーラム2020 Web 技術発表会」

図-2 ターゲット板に当たるレーザー光線と浮遊防止のフタ

図-1 レーザー測定の概略図

9080

レーザー1JIS1
レーザー2JIS2レーザー3JIS3レーザー平均JIS平均7060504030201000.001

通過質量百分率 (%)

通過質量百分率 (%)

10010090807060504030201000.0010.010.1

10.11

図-4 提案法2020と JIS 法の粒径加積曲線(カオリン2)

通過質量百分率 (%)

図-3 提案法2020と JIS 法の粒径加積曲線（カオリン1）

通過質量百分率 (%)

0.01
粒径 (mm)

粒径 (mm)10090807060504030201000.001

レーザー1JIS1
レーザー2JIS2
レーザー3JIS3
レーザー平均JIS平均レーザー1JIS1
レーザー2JIS2
レーザー3JIS3
レーザー平均JIS平均0.010.1

10090807060504030201000.001

レーザー1JIS1
レーザー2JIS2
レーザー3JIS3
レーザー平均JIS平均0.010.11粒径 (mm)

図-6 提案法2020と JIS 法の粒径加積曲線（荒木田）
1粒径 (mm)

4. まとめレーザー測器による沈降分析を実施したところ、浮ひ

図-5 提案法2020と JIS 法の粒径加積曲線（笠岡）ょうの傘部に付着する微粒子の処理、浮ひょうに取り付通過質量百分率 (%)

けるターゲットの部品などの改善点は多々あるものの、
10090807060504030201000.001

その可能性はあると考えている。
沈降分析における読み取りの自動化は、作業効率の面
レーザー1JIS1
レーザー2JIS2レーザー3JIS3
レーザー平均JIS平均から考えても、有効な手法になりうるので、今後は器具などの改善・改良とともに、試料数を増やし実験、検討を重ねて、レーザーによる計測方法、計算方法を確立させ、沈降分析の自動計測化を目指していきたい。
《引用・参考文献》

0.010.11粒径 (mm)

図-7 提案法2020と JIS 法の粒径加積曲線（藤ノ森）

1) 粒度（沈降分析）試験の測定方法の検討：藤村亮，松川尚史，三好功季，澤孝平，中山 義久，第54回地盤工学
研究発表会，pp.19～20，2019．
2) 地盤工学会編：地盤調査の方法と解説、二分冊の1、pp.115-136,2013.