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全地連「技術ｅ-フォーラム2005」仙台

砂礫地盤の透水性評価における一考察
応用地質(株)中部支社 ○信本

１．はじめに実

同上

宮田 善郁

同上

柳沼 昌浩

具体的な解決方法として，一定体積の錘（スラグ）を砂質および砂礫地盤の透水性を評価する試験の 1 つに，水面に投入または引き抜いたりすることで，水位を瞬間現場透水試験がある。この試験方法は，試験孔内の水位的に変化（上昇または下降）させ，その後の水位変動状を変化させてその後の水位の変化を測定する「非定常法」

況を自記水圧計で記録する「スラグ透水試験」がある。と，試験孔内に注水または揚水して水位を一定に保つとスラグ透水試験の原理を図-1 に示す。測定パイプ内にきの流量を測定する「定常法」の 2 種類に分けられる。

スラグを投入すると，水位は上昇する。その後，水が試

これらの使い分けは，透水係数が 10-4 m/s 以下の地盤に

験区間に浸透すると同時に水位が降下し始める（注入法）。

-4は非定常法が，透水係数が 10 m/s 以上の地盤には定常

逆に，水面下に投入したスラグを引き抜くと水位は低下

1)法が適している とされている。

し，その後上昇する（回復法）。

しかし，一般的には試験方法が簡便な非定常法を採用

いずれの場合も，水位の測定間隔を短く設定し，スラする場合が多い。そのため，透水性の高い砂礫地盤を対グ投入または引き抜き前より水位測定を開始することで，象に試験を実施すると，ベーラーによる汲み上げでは十変動直後の水位の明瞭な動きを容易にかつ正確に測定す分な水位の変化が得られず，解析が困難となり，測定結ることができる。

果の信頼性に劣る場合が生じる。

また，初期に与える水位差は，スラグの体積により調さらに，地盤の不均質さを勘案して透水性を評価する整可能であり，水位差を小さくすることで，試験区間の場合に，現場透水試験結果とともに，土の粒度組成から地盤へ与える影響を抑えることができ，かつ測定時間を推定した透水係数を用いることも多いが，先のように現短縮することもできる。

場透水試験結果が信頼性に劣ることから，その結果を軽視する傾向が強い。

３．スラグ透水試験の適用事例

本報告では，透水性の高い砂礫地盤の透水性評価に，試験対象としたのは，河川流域に分布する砂礫層であスラグ透水試験を適用し，原位置の透水性評価の対するる。粒径 5～20 mm の細粒分の少ない砂礫を主体とした不考察を行なった。

圧帯水層である。試験の概要を以下に示す。
・試験深度：G.L.-7.50～-7.90 m（40 cm 区間）

２．スラグ透水試験の特徴

・試験区間の形状：内径 6.0 cm，長さ 40 cm 裸孔

前述の透水性の高い砂礫地盤における原位置試験の問・測定パイプ：内径 7.6 cm（ケーシングパイプ）

題を解決するためには，初期水位差を確実に与えること・スラグ：外径 3.4 cm，長さ 2.0 mと，回復水位を正確に測定することが必要である。

・水位測定間隔：1 秒毎＜平衡水位測定＞＜ﾃ ﾞ ｰ ﾀ ﾛ ｶ ﾞｰ

注 入 法

t＝ 0＞

＜回 復 法t＝ 0t＝ t i＞
t＝ t iスラグ
引き抜きh0平衡水位ht

ht
h0
スラグ
投入

水圧計
水圧計にて平衡水位を測定する

スラグを投入し水位を上昇させる

図 -1

その後の水位降下状況を測定する

スラグを引き抜き
水位を低下させる

スラグ透水試験の原理概要図

その後の水位上昇状況を測定する

全地連「技術ｅ-フォーラム2005」仙台
スラグ透水試験結果を図-2 に示す。

４．考察a)水位の経時変化図より，スラグの投入および引き抜表-1 に併示したスラグ透水試験より得られた透水係きにより，注入法および回復法いずれも 40 cm 程度の水数 k1 と，試験深度付近の粒度組成から推定した（Creager

位変動が生じている。この水位変動量は，スラグの体積法）透水係数 k2 の関係を図-3 に示す。図より，透水係数と測定パイプの内面積から算出される体積に相当する。

k1 と透水係数 k2 には，正の相関性があるように思われる

また，変動後の回復速度は速く，初期変動から 30 秒後にが，ばらつきが大きい。

はほぼ平衡水位に達している。b)解析結果図より，透水10-2

k 2 (m/s)

係数 k＝4～5×10-4 m/s が得られた。
表-1 に他流域の砂礫層で実施したスラグ透水試験の結果を示す。これより，10-4 m/s 以上の地盤においても，粒度から推定した透水係数

スラグ透水試験を適用することで，回復水位が正確に測定され，困難なく解析することができた。
3.0注入法

水位変動不安定G.L.-(m)3.5

測定水位回復法

4.0

10-3

10-4
10-4

10-210-3ス ラ グ 透 水 試 験 よ り 得 ら れ た 透 水 係 数 k 1 (m/s)

図-3 スラグ試験結果と粒度からの推定値
4.50102030405060

経 過 時 間 t （ s）す。図より，粒度からの推定値は数多く求められるもの

a) 水位の経時変化図の，2～3 オーダー程度のばらつきを有している。平均的h （cm）

100

平衡水位との水位差

また，同一層に対する透水係数の評価事例を図-4 に示には 10-3 m/s 程度を示すが，スラグ透水試験結果は,こ注入法

れ同等もしくは高い値を示している。これは，粒度試験

回復法に標準貫入試験試料を供していることから，粒径の大き注入法

k ＝ 4.19× 10-4 m/s

10い砂礫層に対しては粒度組成をやや過小評価し，透水係数が低く推定されるためである。

回復法

k ＝ 5.04× 10-4

これより，スラグ透水試験結果の方が，原位置の透水m/s係数をより正しく評価していると考えられる。
101020304050

透水係数 k6010

経 過 時 間 t （ s）

-610-5

10 -4(m/s)
10 -3

10 -2

10 -1

図-2 スラグ透水試験結果図（砂礫）砂礫層1b) 解析結果図

No
1234
567

スラグ透水試験
Creager 法による推定*
20%粒径
透水係数
試験
透水係数
D20(mm)k2(m/s)方法
k1(m/s)注入法
4.2×10-4-4
砂礫
0.43
3.2×10
回復法
5.0×10-4-4
回復法
5.4×100.19
7.7×10-5
玉石混じ
-4
り砂礫
0.40
4.3×10-4
回復法
3.4×10
回復法
5.1×10-4
0.29
2.0×10-4
玉石混じ
り砂礫
0.65
1.3×10-3
回復法
5.3×10-4
注入法
5.3×10-4
砂礫
0.55
8.8×10-4回復法
1.0×10-3
回復法
1.1×10-3
0.43
5.0×10-4
玉石混じり砂礫
0.93
3.0×10-3
回復法
2.0×10-3-3
回復法
3.9×100.36
3.3×10-4
玉石混じり砂礫
0.99
3.4×10-3
回復法
2.5×10-3-4
注入法
8.6×10砂礫
0.45
5.6×10-4
回復法
6.1×10-4* Creager の定めた 20%粒径と透水係数の関係より，両者の近似式（k＝0.35×D202.3×10-2 m/s）を求め，この式より推定した。
対象土質

砂礫層2

表-1 スラグ透水試験結果一覧表

粒度からの推定値
現場透水試験(従来法)
現場透水試験(スラグ法)

図-4 同一層に対する透水係数の評価事例
５．あとがき透水性の高い砂礫地盤に対する現場透水試験として，スラグ透水試験は有効的な方法であり，実地盤の透水性をより正しく評価できることが確認された。
《引用・参考文献》
1) (社)地盤工学会編：地盤調査の方法と解説，第7編地下水調査，第6章単孔を利用した透水試験，pp.377～382，2004.6.