JPH01182735A - 透水試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ダム等の地質調査、基礎グラウチング効果判
定などに適用される静水圧式の透水試験装置に関し、特
に試験孔（ボアホール）を利用し、その中に静水圧をか
けて地盤の透水性を調べる透水試験装置に関する。

〔従来の技術〕

透水試験（°ルジオンテスト）の目的は、ダムの基礎地
盤の透水性を評価するために行なうものである。

ダムの基礎地盤からの漏水は貯水効率を低下させるだけ
でなく、基礎及び堤体の安全にかかわる重要な問題であ
る。従ってダム建設に際しては、基礎地盤の透水性を把
握する必要があり、重要な試験項目となっている。また
、ルジオンテストにより評価された透水性等は、ダムの
建設位置の選定、掘削線の決定、グラウチングの計画及
びグラウチングの結果の判定等にも利用されている。

従来、上述のような目的に適用される透水試験装置とし
ては、第２図に示す方式のものが知られている。

第２図において、地盤１に清水掘により必要深さの試験
孔（孔径は原則として６６ｍｍ）２を垂直に掘削し、こ
の試験孔２内には、その孔口から峨験区“間（５−ｍ程
度）に達する注入管３を挿入し、この注入管３の下端部
外周と試験孔２の内壁間にエアパツカー４を介在するこ
とで試験区間の止水を行なう。

また、試験孔２から地上に突出する注入管３の上端には
、注入水量を表示する流量計５及びパルプ６を介してポ
ンプ７が接続されていると共に、注入圧力（口元圧力）
を表示する圧力計８が接続されている。

上記構成の透水試験装置において、その透水試験（ルジ
オンテスト）に際しては、ポンプ７を駆動し、バルブ６
を開いて水を注入管３から試験孔２の試験区間内に注入
して圧力水、即ち注入圧力を試験区間にかけ、定水圧状
態にして試験区間の透水試験を行なう。

この時、試験区間に作用する有効注入圧力Ｐは次式によ
って表される。

Ｐ＝Ｐｏ　＋ｙｗ（ｈｌ　　ｈｚ　　ｈｓ　）　　（Ｋ
ｇｆ／ｃ１ｉＩ）但し、Ｐｏ　：注入管の口元圧力 り、：圧力計から試験区間の中央までの標高差（ｍ） ｈｌ　：地下水位りから試験区間の中央までの水頭（ｍ
） ｈｓ　：注入管内抵抗による損失水頭（ｍ）γ−：水の
単位体積重量 このようにポンプ７を駆動することにより試験区間に注
入圧力を地上からがけ、がっその圧力を低圧から高圧へ
と段階的に移行し、その都度定水位状態にして、試験区
間の透水試験を行ない、その試験結果から第３図に示す
ような試験区間の注入圧カー注大量曲線を作成し、この
注入圧カー注入量曲線からルジオン値しｕを求める。こ
のルジオン値は、注入圧力が１０Ｋｇｆ／ａｌの場合の
注入量をいう。また、上記曲線は、ルジオン値を求める
だけでなく、限界圧力を求めたり、地盤の透水特性や試
験の信顛性を知るうえで重要な資料となる。

限界圧力は、注入圧カー注大量曲線において、注入量が
急増する点の注入圧力を言い、これは圧力水によって地
盤の割れ目を充填している細粒分が流れたり、地盤の割
れ目が拡大したりする時に生じる現象であり、地盤の透
水特性を知り、グラウチングの注入圧力を決定するうえ
で重要な指標となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の透水試験装置では、ポンプ７を使用して
地上から圧力を段階的にかけて試験を行なうものである
ため、地下水位が低・い場合には、試験区間にかかる全
水圧の中に地表面から地下水位りまでの静水頭が含まれ
ており、このため、ポンプによる水圧が０であっても上
記静水頭がブリプレッシャとして試験区間に作用してし
まい、この静水頭より低い段階から透水試験を行なうこ
とができない。

また、一般に、透水試験は地盤の限界圧力（耐水圧性）
以下での地盤のルジオン値あるいは透水係数を求めるこ
とを目的としているものであるから、対象となる地盤（
地質）の限界圧力が前記地表面から地下水位りまでの静
水頭より小さい場合は、ブリプレッシャ段階で試験圧力
が地盤の限界圧力を上回って地盤を降伏させ、地盤固有
の正しいルジオン値あるいは透水係数を求めることがで
きない問題があった。

本発明は上記問題を解決したもので、試験対象地盤の限
界圧力が小さい場合でも地下水位に関係なく地盤固有の
ルジオン値を正確に求めることができる透水試験装置を
提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の透水試験装置は、地盤にボーリングした試験孔
内に透水試験区間を形成するためのパッカーと、前記試
験孔内に前記パッカーを通して試験区間と連通ずるよう
挿入され試験区間に液体を供給する注入管と、注入液体
を貯留する密閉タンクと、この密閉タンクの底部と前記
注入管内間を連通ずる液体供給管と、一端が前記密閉タ
ンクの上部と連通され他端部が前記注入管内に上下動可
能に挿入されると共に試験区間への試験水頭が一定にな
るよう注入管内の液体レベルを一定に制御する液体レベ
ル設定用給気ホースとを備えてなるものである。

〔作　用〕

本発明においては、試験区間に作用する注入圧力を得る
ための液体レベルが、地上の密閉タンクと、これに接続
され注入管内に挿入された供給管と給気ホースとにより
一定になるよう制御され、一定の水頭を維持しながら透
水量とバランスした流量を供給できるようになるから、
孔内で得られる静水頭で試験区間の透水試験が可能とな
り、かつ試験地盤の限界圧力が小さい場合でも地下水位
に関係なく地盤固有のルジオン値を正確に求め得る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面について説明する。

第１図は本発明方式を適用した透水試験装置の一例を示
す概略構成図である。

図において、対象地盤ｌには、清水掘等により必要深さ
の試験孔（孔径は６６ｍｍ）２が垂直にボーリングされ
ている。試験孔２内の下端部には試験区間（５ｍ程度）
が設定されこの試験区間の上端に位置する試験孔２内に
は、上方への止水を行なうエアパツカー１０が設置され
ている。エアパツカー１０には、バッカー用エアチュー
ブ１１の一端が接続され、他端側は地上に設置されるコ
ンプレッサ等のエア源（図示せず）に接続され、このエ
ア源からエアパツカー１０にエアを供給して膨張させる
ことにより試験区間を非試験区域と隔絶するようになっ
ている。

前記試験孔２内には、地上から前記エアパツカー１０に
達する注入管（外径４４．５ｍｍ、内径３４．９ｍｍ）
１２が挿入設置され、その下端に連結したレジューサ１
３がエアパツカー１０を貫通して試験区間に連通されて
いる。

地上の試験孔口近傍には、注入用の水を貯留する密閉タ
ンク１４が設置され、この密閉タンク１４内には開閉パ
ルプ１５を介して水源から水が供給できるようになって
いると共に、底部には開閉パルプ１６及び流量計１７を
介して水供給管１８の一端が接続され、この供給管１８
の他端側は前記注入管１２内のレジューサ１３に近接す
る位置まで延長配置されている。また、密閉タンク１４
の上端には開閉パルプ１９を介して水位設定用の給気ホ
ース２０の一端が接続され、その他端は上下動可能に注
入管１２内に挿入されている。

２１は注入管１２内に配置された水位検出用のレベルセ
ンサで、このレベルセンサ２１は、これに接続した信号
ケーブル２２によって注入管１２の上方から吊下状態に
支持され、ケーブル２２の地上側端は計測器２３に接続
されている。また、２４は試験孔２内の試験区間の中央
部に位置して配置された注入圧力検出用の圧力センサで
、この圧力センサ２４は、これに接続した信号ケーブル
２５によって注入管１２の上方から吊下状態に支持され
、ケーブル２５の地上側端は計測器２３に接続されてい
る。２６は前記レベルセンサ２１及び圧力センサ２４の
検出値を記録する記録計である。なお、本実施例の場合
の地下水位ＷＬは試験孔２の下方にあるとする。

次に、上述のように構成された本実施例の透水試験装置
による試験動作について説明する。

透水試験に際しては、エアパツカー１０．注入管１２及
び供給管１８を第１図に示す状態に設置する。

次に試験区間を透水試験水頭が０となるレベルから試験
する場合は、レベルセンサ２１及び給気ホース２０の下
端を仮想線に示す如く圧力センサ２４と一致する試験区
間の中央部分まで下降させ、さらに圧力センサ２４を試
験区間の中央部分に吊下げ保持する。

かかる状態で、バルブ１９を開いて密閉タンク１４内の
上端を給気ホース２０を通して大気（試験孔２内）に開
放すると共に、パルプ１６を開くことにより密閉タンク
１４内の水を供給管１８を通して試験区間内に注入する
。この時、試験区間内に注入された水位が給気ホース２
０の開口を塞ぐレベルに達すると、密閉タンク１４内の
上部空間が真気圧となり、これにより試験区間への注水
はストップする。

一方、試験区間の内面壁は透水性があるため、注入され
た水は滲透し、これに伴い水位レベルが下降して給気ホ
ース２０の下端が開口されると、再び供給管１８を通し
て注水される。これにより試験区間内の水位を給気ホー
ス２ｏで設定された試験水頭（＝０）のところで一定と
なるように制御することになる。この時の水位は、レベ
ルセンサ２１で検出され、その検出信号を計測器２３に
加えることにより水位表示計２３ａに表示されるから、
水位が一定になったことを水位表示計２３ａを見ながら
確認し、その時の注入圧力と流量計１７により検出され
た流量を記録計２６により記録する。また、注入圧力は
圧力センサ２４により検出されると共に、その検出信号
をケーブル２５を通して計測器２３に加えることにより
圧力表示計２３ｂに表示される。

試験水頭＝０での透水試験が終了したならば、レベルセ
ンサ２１及び給気ホース２０の下端開口を、例えば水頭
が１．３，５，７．１０ｍというように段階的に上昇さ
せ、その都度、上述する定水位状態にして、その時の圧
力及び流量を測定。

記録する。

試験区間に対する各水頭レベルでの試験が全て終了した
ならば、注入圧カー単位注入量曲線（第３図に示すもの
と同様な曲線）を作成し、このグラフから従来と同様に
して限界圧力とルジオン値を求める。

上述のような本実施例にあっては、孔内のみで試験区間
に対する静水頭を発生させる試験方式であるため、地下
水位に関係なく０の水頭からでも試験区間の透水試験を
行なうことができ、これに伴い対象となる地盤（地質）
の限界圧力が地表面から地下水位までの静水頭より小さ
い場合でも地盤固有の正しいルジオン値及び限界圧力を
求めることができる。

また、圧力センサ２４を挿入することにより、試験区間
の実圧を測定できると共に、有効注水圧力も求めること
ができ、さらにレベルセンサ２１を地下水位の測定手段
とすることができる。さらにまた、密閉タンク１４を用
いた真空作用による自然現象を利用して定水位を得るよ
うにしているため、注入設備をシンプルにできる効果が
ある。

なお、上記実施例では、試験区間の注入圧力発生に水を
利用した場合について述べたが、水以外の泥水、その他
の粘性の高い液体を用いれば、試験に際しての液体使用
量が少なくて済み、水の便　・の悪い場所での地盤調査
に好適となる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、所定深さにボーリング
した試験孔内の試験区間の上端にパッカー及び注入管を
挿入、設置し、そして、孔口側には設置した液体貯留用
密閉タンクの底部に連通される液体供給管を注入管内に
挿入すると共に、密閉タンクの上部に連通ずる液体レベ
ル設定用給気ホースを注入管内に上下動可能に挿入し、
密閉タンク内に生じる真空圧作用によって試験区間に作
用する試験水頭を一定に維持しながら透水量とバランス
した流量をタイムリーに供給できるようにしたものであ
るから、地下水位に関係なく、０の水頭からでも試験区
間の透水試験が可能になり、これに伴い試験対象となる
地盤の限界圧力が小さい場合でも地盤固有のルジオン値
を正確に求めることができる。また、密閉タンクを用い
て、その真空作用による自然流動で定レベル制御を行な
うため、注入機構が簡単になる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の透水試験装置の一例を示す概略構成図
、第２図は従来の透水試験装置の概略構成図、第３図は
注入圧力と注入流量の関係を示すグラフである。 ｌ・・・・・・地盤 ２・・・・・・試験孔 １０・・・・・・エアパツカー １２・・・・・・注入管 １４・・・・・・密閉タンク　４ １日・・・・・・供給管 ２０・・・・・・給気ホース ２１・・・・・・レベルセンサ ２３・・・・・・計測器 ２４・・・・・・圧力センサ ２６・・・・・・記録計。 有効ミ主入斤力（ｋｇｆ／ｃｍ２）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）地盤にボーリングした試験孔内に透水試験区間を
   形成するためのパッカーと、前記試験孔内に前記パッカ
   ーを通して試験区間と連通するよう挿入され試験区間に
   液体を供給する注入管と、注入液体を貯留する密閉タン
   クと、この密閉タンクの底部と前記注入管内間を連通す
   る液体供給管と、一端が前記密閉タンクの上部と連通さ
   れ他端部が前記注入管内に上下動可能に挿入されると共
   に試験区間への試験水頭が一定になるよう注入管内の液
   体レベルを一定に制御する液体レベル設定用給気ホース
   とを備えてなる透水試験装置。