JPH03267739A - トレーサを用いた透水試験による帯水層の有効間隙率測定法 - Google Patents
トレーサを用いた透水試験による帯水層の有効間隙率測定法Info
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- JPH03267739A JPH03267739A JP6443890A JP6443890A JPH03267739A JP H03267739 A JPH03267739 A JP H03267739A JP 6443890 A JP6443890 A JP 6443890A JP 6443890 A JP6443890 A JP 6443890A JP H03267739 A JPH03267739 A JP H03267739A
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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。
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、コンクリートや土壌を用いて有害物質を隔離
するとき、その透過移動速度を評価する場合に必要なパ
ラメータである帯水層の有効間隙率の測定方法に関し、
更に詳しくはトレーサを用いた透水試験による帯水層の
有効間隙率の高精度な測定法に関する。
するとき、その透過移動速度を評価する場合に必要なパ
ラメータである帯水層の有効間隙率の測定方法に関し、
更に詳しくはトレーサを用いた透水試験による帯水層の
有効間隙率の高精度な測定法に関する。
（従来の技術）
透水係数は、ＪＩＳで１層流状態における浸透流の動水
勾配に対する浸透流速の比をいう」と定義づけられてい
る。
勾配に対する浸透流速の比をいう」と定義づけられてい
る。
通常行なわれる透水試験においては、第３図（ａ）に示
すように、供試体を透過する液体の単位時間当たりの流
量Ｑを測定し、供試体の断面積Ｓで割って流速Ｖを求め
、更に動水勾配置で割って透水係数Ｋを算出し、透過性
の尺度としていた。
すように、供試体を透過する液体の単位時間当たりの流
量Ｑを測定し、供試体の断面積Ｓで割って流速Ｖを求め
、更に動水勾配置で割って透水係数Ｋを算出し、透過性
の尺度としていた。
しかし、上記の流速Ｖは供試体の断面積Ｓで割っている
ため全断面の平均的な流速であり、見かけの流速となっ
ている。供試体には第３図（ｂ）に示すように、水みち
となる間隙が分布しているので、透過液体の実流速はこ
れら水みちとなっている間隙部における透過液体の流速
であるべきである。
ため全断面の平均的な流速であり、見かけの流速となっ
ている。供試体には第３図（ｂ）に示すように、水みち
となる間隙が分布しているので、透過液体の実流速はこ
れら水みちとなっている間隙部における透過液体の流速
であるべきである。
ここに供試体の有効間隙率をｎとすれば、間隙部の断面
積は第３図（Ｃ）にしめすようにＳ′＾ｎでになる。
積は第３図（Ｃ）にしめすようにＳ′＾ｎでになる。
従って、土などの多孔質物体中を透過する液体の透過性
（水では透水性）を実流速で評価する場合には、有効間
隙率ｎが必要なパラメータとなっている。
（水では透水性）を実流速で評価する場合には、有効間
隙率ｎが必要なパラメータとなっている。
（発明が解決しようとする課題）
有効間隙率ｎは、従来より概念的には存在が認められな
がら測定が困難であるとされてきた。従来の間隙率の割
合の測定方法として、一般的な乾燥状態と飽和湿潤状態
との重量比から求める方法があるが、供試体の固相部分
のベントナイトは吸水膨張して体積変化をおこすため適
用できない。
がら測定が困難であるとされてきた。従来の間隙率の割
合の測定方法として、一般的な乾燥状態と飽和湿潤状態
との重量比から求める方法があるが、供試体の固相部分
のベントナイトは吸水膨張して体積変化をおこすため適
用できない。
また、仮りに求められたとしても、これが有効間隙率と
一致するとも限らない、さらに、従来方法は、多孔質物
体の間隙の大きさを平均的にとらえた測定方法であるた
め、実態と合わない点があった。すなわち、多孔質物体
の間隙は大きさかまちまちであるため、平均的な透過性
で求めた従来の流速よりも実際のべ速は早いことが判っ
てきた。
一致するとも限らない、さらに、従来方法は、多孔質物
体の間隙の大きさを平均的にとらえた測定方法であるた
め、実態と合わない点があった。すなわち、多孔質物体
の間隙は大きさかまちまちであるため、平均的な透過性
で求めた従来の流速よりも実際のべ速は早いことが判っ
てきた。
このため、従来の方法から求めた数値は、最近の有害物
質の遮蔽構造物の設計などに用いる場合には、危険側の
結果を与える恐れが十分にある。地下水の浸透、有害物
質の遮蔽効果などを検討する場合は実流速を精度よく求
めることが必要とされ、そのためには有効間隙率ｎを精
度よく求めることがどうしても必要とされる。
質の遮蔽構造物の設計などに用いる場合には、危険側の
結果を与える恐れが十分にある。地下水の浸透、有害物
質の遮蔽効果などを検討する場合は実流速を精度よく求
めることが必要とされ、そのためには有効間隙率ｎを精
度よく求めることがどうしても必要とされる。
このように、有効間隙率ｎは実流速を求めるのに必要不
可欠のパラメータであるが、実流速はその時の水圧によ
って大きく変化し、不変のパラメータではない、一方、
有効間隙率は飽和状態であれば、はぼ一定値と考えられ
るなどの測定上の特異点を有する。
可欠のパラメータであるが、実流速はその時の水圧によ
って大きく変化し、不変のパラメータではない、一方、
有効間隙率は飽和状態であれば、はぼ一定値と考えられ
るなどの測定上の特異点を有する。
（課題を解決するための手段及び作用）本発明は、前記
の課題の解決を目的とし、供試体中に１〜レーサを含む
液体を単位時間当たり一定量透過させておけば、トレー
サ濃度の経時変化から平均間隙流速を容易に解析できる
こと、並びに単位時間当たりの透過液量との関係から帯
水層の有効間隙率ｎを容易に算出できることに着目した
ものであって、土の透水試験装置を用い、供試体にトレ
ーサを含む液体を単位時間に一定量透過させ、そのとき
の透過液体中のトレーサ濃度の経時変化からトレーサの
移動速度を求め、そのときの透過液量との関係から有効
間隙率ｎを算出することを特徴とした新規なトレーサを
用いた透水試験による帯水層の有効間隔率測定法を提供
するものである。
の課題の解決を目的とし、供試体中に１〜レーサを含む
液体を単位時間当たり一定量透過させておけば、トレー
サ濃度の経時変化から平均間隙流速を容易に解析できる
こと、並びに単位時間当たりの透過液量との関係から帯
水層の有効間隙率ｎを容易に算出できることに着目した
ものであって、土の透水試験装置を用い、供試体にトレ
ーサを含む液体を単位時間に一定量透過させ、そのとき
の透過液体中のトレーサ濃度の経時変化からトレーサの
移動速度を求め、そのときの透過液量との関係から有効
間隙率ｎを算出することを特徴とした新規なトレーサを
用いた透水試験による帯水層の有効間隔率測定法を提供
するものである。
また本発明は、供試体にトレーサを含む液体を単位時間
に一定量透過させるための透過装置を取り付け、供試体
中を透過した液体のサンプルを経時的に採取するために
フラクションコレクタなどを設置し、採取した透過液体
中のトレーサ濃度の変化を経時的に化学分析してトレー
サの移動速度を求め、単位時間当たりの透過液量との関
係から有効間隙率ｎを算出することを特徴とした、新規
なトレーサを用いた透水試験による帯水層の有効間隔率
測定法を提供しようとするものである。 さらに本発明
は、供試体にトレーサを含む液体を単位時間に一定量透
過させるための透過装置として、低圧領域ではマリオッ
トタンク、高圧領域ではガス圧を利用した加圧装置を取
り付けることを特徴とする。また本発明は、透過させる
液体が水の場合、トレーサとして供試体に吸着されにく
い重水素や陰イオン、たとえば塩素イオン（ＣＩ−）等
を使用することを特徴とする。
に一定量透過させるための透過装置を取り付け、供試体
中を透過した液体のサンプルを経時的に採取するために
フラクションコレクタなどを設置し、採取した透過液体
中のトレーサ濃度の変化を経時的に化学分析してトレー
サの移動速度を求め、単位時間当たりの透過液量との関
係から有効間隙率ｎを算出することを特徴とした、新規
なトレーサを用いた透水試験による帯水層の有効間隔率
測定法を提供しようとするものである。 さらに本発明
は、供試体にトレーサを含む液体を単位時間に一定量透
過させるための透過装置として、低圧領域ではマリオッ
トタンク、高圧領域ではガス圧を利用した加圧装置を取
り付けることを特徴とする。また本発明は、透過させる
液体が水の場合、トレーサとして供試体に吸着されにく
い重水素や陰イオン、たとえば塩素イオン（ＣＩ−）等
を使用することを特徴とする。
（実施例）
以下に、添付図面により本発明に係る実施例を具体的に
説明する。
説明する。
第１図は本発明の有効間隔率測定法におけるトレーサを
用いた透水試験の工程説明図、第２図は本発明の有効間
隔率測定法における解析により求められた透過液体のト
レーサ濃度（Ｃ／Ｃｏ）の経時変化曲線図、第３図は従
来の透水試験により求められた見かけの流速と実流速の
関係を示す説明図で、（ａ）見かけの流速、（ｂ）供試
体の間隙の分布、（ｅ）実流速（間隙部流速）である。
用いた透水試験の工程説明図、第２図は本発明の有効間
隔率測定法における解析により求められた透過液体のト
レーサ濃度（Ｃ／Ｃｏ）の経時変化曲線図、第３図は従
来の透水試験により求められた見かけの流速と実流速の
関係を示す説明図で、（ａ）見かけの流速、（ｂ）供試
体の間隙の分布、（ｅ）実流速（間隙部流速）である。
第１図において、１は本発明のトレーサを用いた土の透
水試験装置であって、トレーサを含む透過用液体３を収
容するマリオットタンク２と、該マリオフ１〜タンク２
の下方にバイブ５を介して連結され、供試体５を装入可
能な試料容器４と、供試体５を透過した透過液体７を吐
出するために試料容器４の下方に設けられた吐出口６と
、透過液体７のサンプルを経時的に採取するために吐出
口６の下方に配設されたフラクションコレクタ８とから
なっている。
水試験装置であって、トレーサを含む透過用液体３を収
容するマリオットタンク２と、該マリオフ１〜タンク２
の下方にバイブ５を介して連結され、供試体５を装入可
能な試料容器４と、供試体５を透過した透過液体７を吐
出するために試料容器４の下方に設けられた吐出口６と
、透過液体７のサンプルを経時的に採取するために吐出
口６の下方に配設されたフラクションコレクタ８とから
なっている。
試料容器４の内部は円形であって、底部にはステンレス
フィルタ１１が取り付けられ、その上部にベーパフィル
タ１２を重ねて、その上部に供試体５を装入し、更にそ
の上部にステンレスフィルタ１３を取り付けて、間隙部
を透過するときの目づまりを防止する。
フィルタ１１が取り付けられ、その上部にベーパフィル
タ１２を重ねて、その上部に供試体５を装入し、更にそ
の上部にステンレスフィルタ１３を取り付けて、間隙部
を透過するときの目づまりを防止する。
供試体５に対しトレーサ分含む透過用液体３を単位時間
に一定量透過させるためには、該液体３に透過圧力を付
加して調整しなければならないが、低圧の透過圧力で間
に合うときはマリオットタンク２を使用して、位１水頭
により液体３を自然落下させ透過させる。また高圧の透
過圧力を必要とするときは、液体３の上面をガス圧で加
圧するガス圧付加装置（図示せず）を設け、液体３を強
圧的に透過させる。
に一定量透過させるためには、該液体３に透過圧力を付
加して調整しなければならないが、低圧の透過圧力で間
に合うときはマリオットタンク２を使用して、位１水頭
により液体３を自然落下させ透過させる。また高圧の透
過圧力を必要とするときは、液体３の上面をガス圧で加
圧するガス圧付加装置（図示せず）を設け、液体３を強
圧的に透過させる。
供試体５はベントナイト（クニゲルＶｌ）と砂（透水性
の増加のため〉を混合したもので、アクリル製の円筒カ
ラム（５Ｃ）＋−φ）で成型し充分に通水させてから試
料容器４に装入する。なお液体３が装入の隙間から漏れ
ないように、供試体５の外形は試料容器４の円形内面に
適合されている。
の増加のため〉を混合したもので、アクリル製の円筒カ
ラム（５Ｃ）＋−φ）で成型し充分に通水させてから試
料容器４に装入する。なお液体３が装入の隙間から漏れ
ないように、供試体５の外形は試料容器４の円形内面に
適合されている。
マリオットタンク２内の透過用液体３にはトレーサが一
定量注入される。トレーサとしては、安定同位体元素（
重水素など）、放射性同位体元素（トリチウムなど）、
陰イオンなどが用いられるが、透過させる液体が水の場
合、トレーサとして供試体に吸着されに＜＜、測定の容
易な塩化イオン（ＣＩ）の使用が望ましい。 供試体５
を透過した透過液体７に対して、吐出口１０に至る途中
に透過液量測定装置１０が設けられ、経時的に透過液量
を測定する。
定量注入される。トレーサとしては、安定同位体元素（
重水素など）、放射性同位体元素（トリチウムなど）、
陰イオンなどが用いられるが、透過させる液体が水の場
合、トレーサとして供試体に吸着されに＜＜、測定の容
易な塩化イオン（ＣＩ）の使用が望ましい。 供試体５
を透過した透過液体７に対して、吐出口１０に至る途中
に透過液量測定装置１０が設けられ、経時的に透過液量
を測定する。
またフラクションコしフタ８に一定時Ｉ？′１毎に採取
された透過液体７はトレーサ濃度測定装置９に送られ、
化学分析されてトレーサ濃度（ＣＣＯ）の経時変化が測
定される。なおトレーサ濃度測定装置９にはトレーサに
合わせて原子吸光分析、イオンクロマト（陰イオン）、
質量分析計（安定同位体元素）放射線検出器などが使用
される。
された透過液体７はトレーサ濃度測定装置９に送られ、
化学分析されてトレーサ濃度（ＣＣＯ）の経時変化が測
定される。なおトレーサ濃度測定装置９にはトレーサに
合わせて原子吸光分析、イオンクロマト（陰イオン）、
質量分析計（安定同位体元素）放射線検出器などが使用
される。
本発明の試験例では、透過用液体３としてトレーサ（Ｃ
ト）を含む水溶液を用い、供試体５を透過させた。本試
験例では透水溶液のトし−サ濃度（Ｃ、’Ｃｏ）の実測
値は、第２図に示すように経時変化した。そのときの透
水量は下記の第１表に示すように、５Ｘ】０−″Ｃ細’
／ｓｅｃである。また供試体５は５ｃｍφ中の円柱状で
ある。
ト）を含む水溶液を用い、供試体５を透過させた。本試
験例では透水溶液のトし−サ濃度（Ｃ、’Ｃｏ）の実測
値は、第２図に示すように経時変化した。そのときの透
水量は下記の第１表に示すように、５Ｘ】０−″Ｃ細’
／ｓｅｃである。また供試体５は５ｃｍφ中の円柱状で
ある。
本試験例では透水量が一定で、透水前のトレーサ濃度（
Ｃｏ）が常に一定なので、解析には一次元の移流、分散
を考慮した下記の（１）式が適用され、下記の初期条件
及び境界条件により解かれる。
Ｃｏ）が常に一定なので、解析には一次元の移流、分散
を考慮した下記の（１）式が適用され、下記の初期条件
及び境界条件により解かれる。
初期条件
境界条件
Ｃ＝０ ： ｔ＝０． ｘ≧０Ｃ＝Ｃｏ：
ｘ＝０． ｔ≧０ Ｃ＝Ｏ： Ｘ→ω、ｔ〉０ に示すが、実測値とほぼ一致している。
ｘ＝０． ｔ≧０ Ｃ＝Ｏ： Ｘ→ω、ｔ〉０ に示すが、実測値とほぼ一致している。
第１表
解析条件 結果
ただし、ｃｏ＝初期濃度、ｅｒｆ ： 誤差関数Ｃ：
間隙水中トレーサ濃度 ｔ：時間 Ｄ・分散係数 Ｘ：座標 ■：平均間隙流速この解析
により、未知数である平均間隙流速と分散係数を決定す
る２ここで、流速が小さいと分子拡散（２Ｘ １０−’
ｃ難２．／５ｅｃ）の影響が大きくなり、平均間隙流速
の信頼性が小さくなる。本試験例の解析条件及び結果を
第１表に示し、解析結果のトレーサ濃度（Ｃ／’Ｃｏ）
の経時変化を第２表の曲線本発明の実流速に相当する平
均間隙流速は１．ＩＸ １０−’ａｍ／ ｓｅｃ で
あって、分子拡散に比べ十分に大きい。
間隙水中トレーサ濃度 ｔ：時間 Ｄ・分散係数 Ｘ：座標 ■：平均間隙流速この解析
により、未知数である平均間隙流速と分散係数を決定す
る２ここで、流速が小さいと分子拡散（２Ｘ １０−’
ｃ難２．／５ｅｃ）の影響が大きくなり、平均間隙流速
の信頼性が小さくなる。本試験例の解析条件及び結果を
第１表に示し、解析結果のトレーサ濃度（Ｃ／’Ｃｏ）
の経時変化を第２表の曲線本発明の実流速に相当する平
均間隙流速は１．ＩＸ １０−’ａｍ／ ｓｅｃ で
あって、分子拡散に比べ十分に大きい。
次に第１表に示す本試験例の単位時間当たり透水量（Ｑ
ｃｍ”／ ５ｅｃ）、試供体の断面１（Ｓｅａ’）、
求められた平均間隙流速（Ｖ ｃｖａ／ ５ｅｃ）から
下記の（２）式により有効間隙率ｎを求める。
ｃｍ”／ ５ｅｃ）、試供体の断面１（Ｓｅａ’）、
求められた平均間隙流速（Ｖ ｃｖａ／ ５ｅｃ）から
下記の（２）式により有効間隙率ｎを求める。
・・・・・・（わ
■×Ｓ
すなわち、
であった。
本試験例で求められた有効間隙率はベントナイトが吸水
膨張しないと仮定した時の間隙率の半分程に相当し、飽
和度は１００％に達している。
膨張しないと仮定した時の間隙率の半分程に相当し、飽
和度は１００％に達している。
この結果は今までに報告されている泥粘土質層（間隙率
４５〜５０％）の有効間隙率１５〜２０％とほぼ一致す
る。（水理公式集昭４６年）（発明の効果） 本発明によれば土のような多孔質物体帯水層の有効間隙
率並びに実流速をトレーサを含む透過液体を用いた透水
試験と解析により精度よく求めることができるから、地
下水の浸透、有害物質の遮蔽効果などを検討する場合に
極めて有効である。
４５〜５０％）の有効間隙率１５〜２０％とほぼ一致す
る。（水理公式集昭４６年）（発明の効果） 本発明によれば土のような多孔質物体帯水層の有効間隙
率並びに実流速をトレーサを含む透過液体を用いた透水
試験と解析により精度よく求めることができるから、地
下水の浸透、有害物質の遮蔽効果などを検討する場合に
極めて有効である。
また、砂漠における塩害の発生などに見られるような土
あるいは多孔質な岩石中を水によって運ばれる物質の移
動速度を解析する場合にも、本発明の測定方法が有効で
ある。
あるいは多孔質な岩石中を水によって運ばれる物質の移
動速度を解析する場合にも、本発明の測定方法が有効で
ある。
そしてまた本発明は、環境汚染防止、砂漠化防止に対応
する要素技術であり、時代の要請に適合した発明である
。
する要素技術であり、時代の要請に適合した発明である
。
第１図は本発明の有効間隔率測定法におけるトレーサを
用いた透水試験の工程説明図、第２図は本発明の有効間
隔率測定法における解析により求められた透過液体のト
レーサ濃度（Ｃ／Ｃｏ）の経時変化曲線図、第３図は従
来の透水試験により求められた見かけの流速と実流速の
関係を示す説明図で、（ａ）見かけの流速、（ｂ）供試
体の間隙の分布、（ｃ）実流速（間隙部流速）である。 図中。 １・・・透水試験装置 ２・・マリオッ１へタンク３
・・・透過用液体 ４・・試料容器５・・・供試体
８・・フラクションコレクタ９・・・トレーサ
濃度測定装置 １０・・・透過液量測定装置 １１．１３・・・ステンレスフィルタ １２・・・ペーパフィルタ
用いた透水試験の工程説明図、第２図は本発明の有効間
隔率測定法における解析により求められた透過液体のト
レーサ濃度（Ｃ／Ｃｏ）の経時変化曲線図、第３図は従
来の透水試験により求められた見かけの流速と実流速の
関係を示す説明図で、（ａ）見かけの流速、（ｂ）供試
体の間隙の分布、（ｃ）実流速（間隙部流速）である。 図中。 １・・・透水試験装置 ２・・マリオッ１へタンク３
・・・透過用液体 ４・・試料容器５・・・供試体
８・・フラクションコレクタ９・・・トレーサ
濃度測定装置 １０・・・透過液量測定装置 １１．１３・・・ステンレスフィルタ １２・・・ペーパフィルタ
Claims (4)
- （１）土の透水試験装置を用い、供試体にトレーサを含
む液体を単位時間に一定量透過させ、そのときの透過液
体中のトレーサ濃度の経時変化からトレーサの移動速度
を求め、そのときの透過液量との関係から有効間隙率ｎ
を算出することを特徴としたトレーサを用いた透水試験
による帯水層の有効間隙率測定法。 - （２）供試体にトレーサを含む液体を単位時間に一定量
透過させるための透過装置を取り付け、供試体中を透過
した液体のサンプルを経時的に採取するためにフラクシ
ョンコレクタなどを設置し、採取した透過液体中のトレ
ーサ濃度の変化を経時的に化学分析してトレーサの移動
速度を求め、単位時間当たりの透過液量との関係から有
効間隙率ｎを算出することを特徴とした請求項１記載の
トレーサを用いた透水試験による帯水層の有効間隔率測
定法。 - （３）供試体にトレーサを含む液体を単位時間に一定量
透過させるための透過装置として、低圧領域ではマリオ
ットタンク、高圧領域ではガス圧を利用した加圧装置を
取り付けたことを特徴とする請求項１及び２記載のトレ
ーサを用いた透水試験による帯水層の有効間隙率測定法
。 - （４）透過させる液体が水の場合、トレーサとして供試
体に吸着されにくい重水素や陰イオン、たとえば塩素イ
オン（Ｃｌ＾−）等を使用することを特徴とする請求項
１ないし３記載のトレーサを用いた透水試験による帯水
層の有効間隔率測定法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6443890A JPH03267739A (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | トレーサを用いた透水試験による帯水層の有効間隙率測定法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6443890A JPH03267739A (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | トレーサを用いた透水試験による帯水層の有効間隙率測定法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03267739A true JPH03267739A (ja) | 1991-11-28 |
Family
ID=13258285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6443890A Pending JPH03267739A (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | トレーサを用いた透水試験による帯水層の有効間隙率測定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03267739A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2012127673A (ja) * | 2010-12-13 | 2012-07-05 | Yonden Gijutsu Consultant:Kk | 透水試験装置 |
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-
1990
- 1990-03-16 JP JP6443890A patent/JPH03267739A/ja active Pending
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