JPH10114937A

JPH10114937A - 地盤の電気浸透脱水方法

Info

Publication number: JPH10114937A
Application number: JP27080096A
Authority: JP
Inventors: Tateo Kobayashi; 健郎小林; Kazuo Takahashi; 和夫高橋; Shigeru Hayashibara; 茂林原; Yoshinori Yamamoto; 義徳山元
Original assignee: Maeda Corp
Current assignee: Maeda Corp
Priority date: 1996-10-14
Filing date: 1996-10-14
Publication date: 1998-05-06

Abstract

(57)【要約】【課題】軟弱な粘性土地盤等から地下水を従来に比し
短時間で大量に脱水し、地盤の含水比を平均的に低下さ
せて地盤の強度を平均的に向上させる地盤の電気浸透脱
水方法を提供すること。【解決手段】地盤１９に打設された一対の電極１４、
１５間に、可能な限り高圧の直流を通電する。すると、
地下水が陽極側の電極１４に集水され、電極１４から脱
水される。この電極１４からの脱水速度が低下する時期
に、電極１４、１５の極性を変換する。すると、地下水
が電極１５に集水され、電極１５から脱水される。これ
によって、短時間で大量の地下水が地盤１９から脱水さ
れるとともに、地盤１９の含水比が平均して低下し、こ
れに伴い地盤の強度が平均的に向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は地盤の電気浸透脱水
方法に関し、さらに詳細には、例えばシルト又は粘土質
の地盤中に、間隔をあけて設置された一対の電極に直流
電流を通電し、集水側の電極に地盤中の地下水を移動さ
せて排水することにより地盤の強度向上を図る、あるい
は土質材料の含水比低下を図る地盤の電気浸透脱水方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】地盤の脱水を図るための脱水工法には複
数の種類があり、どの脱水工法を採用するかに当たって
は土粒子の粒径加積曲線から判断されている。

【０００３】一般に、砂や砂礫等から形成された比較的
透水性の良い地盤には、ディープウェル等の重力排水工
法が用いられている。また、シルトや粘土等の透水性の
悪い地盤にはウェルポイント等の吸引排水工法が用いら
れている。そして、さらに透水性の悪い粘性土により地
盤が形成されている場合には、いわゆる電気浸透脱水工
法が採用されている。この電気浸透脱水工法とは、脱水
を図ろうとする軟弱なシルト又は粘土質地盤中に一対の
電極を打設し、両極間に直流を通電して電気浸透を発生
させ、この電気浸透により集水側の電極に集められた地
下水を排水して地盤の強度向上を図ったり、土質材料の
含水比の低下を図ったりするものである。

【０００４】なお、一般に地盤の土粒子の表面における
帯電状態（界面電位）は負である。このため、陰極にす
る電極が集水側の電極になる。もっとも、土粒子表面の
帯電状態は、地盤中における粘土鉱物やｐｈ等の外的条
件により正になる場合がある。この場合には、陽極にす
る電極が集水側の電極になる。

【０００５】電気浸透脱水工法では、地盤の土粒子表面
の帯電状態が負の場合には、一般に図９に示されるよう
な地盤の電気浸透脱水装置１が用いられている。この電
気浸透脱水装置１は陽極２、陰極３、電源７及び真空ポ
ンプ８を有している。

【０００６】陽極２には鉄筋棒が用いられ、陰極３には
一端側に排水孔４を有する金属製管が用いられている。
この陽極２は地盤５に直接打設され、陰極３は地盤５に
形成された砂杭６に一端側を下方に向けて打設され、他
端側が真空ポンプ８に接続されている。これらの陽極２
及び陰極３は、電源７にそれぞれ接続されている。

【０００７】このような電気浸透脱水装置１によれば、
電源７により陽極２と陰極３との間に直流を通電する
と、地盤５中の地下水が電気浸透により陽極２から陰極
３側の砂杭６内に移動し、陰極３の排水孔４を通じて陰
極３内にたまり、真空ポンプ８により揚水される。この
ようにして地盤５の脱水が図られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の地盤の電気浸透脱水装置１は以下のような問題
点を有していた。すなわち、電気浸透脱水装置１の作動
により地盤５に存する地下水が脱水されると、地盤５中
における含水比は、図１０に示されるように、陽極３周
辺では脱水前の状態よりも低下し、陰極３周辺では脱水
前の状態よりも向上する特性を示す。

【０００９】従って、図１１に示されるように、地盤５
の強度は、陽極２周辺では脱水前の状態よりも向上する
が、陰極３周辺では地盤５の強度が脱水前の状態よりも
低下してしまうという問題があった。

【００１０】また、陰極３側に移動し、砂杭６に集めら
れた地下水は、排水性の高い砂により下方に流れ、陰極
３の下部にある排水孔４から陰極３内部に流入する。こ
のため、砂杭６の地下水位より上方に位置する部位は乾
燥して絶縁体となる。これによって、陽極２及び陰極３
の電極機能が低下し、陰極３側への集水効果が低下する
という問題もあった。

【００１１】さらに、地盤が軟弱な粘性土である場合等
では、地盤中の地下水の移動速度は比較的遅いものであ
るため、上述した電気浸透脱水装置１による地盤の脱水
には長時間を要するという問題もあった。

【００１２】本発明の目的は、従来に比し短時間で地盤
の含水比を平均的に低下させて地盤の強度を平均的に向
上させる地盤の電気浸透脱水方法を提供することにあ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、地盤中に間隔
をあけて設置された一対の電極に直流を通電し、集水側
の電極に前記地盤中の地下水を移動させて排水すること
により前記地盤の強度向上を図る地盤の電気浸透脱水方
法であり、前述した技術的課題を解決するために以下の
ように構成されている。

【００１４】すなわち、本発明による地盤の電気浸透脱
水方法は、前記一対の電極を外周面に地下水流入用の穴
を有する筒状体で構成し、この筒状体の外周面が前記地
盤に密着する状態で打設すること、前記一対の電極間に
直流を通電し、前記地下水を前記集水側の電極へ移動さ
せ、前記集水側の電極内部に集まった前記地下水を排水
すること、前記一対の電極間へ直流の通電を開始してか
ら脱水速度が低下する時期に前記一対の電極の極性を変
換し、極性が変換された一対の電極間に再び直流を通電
し、前記一対の電極間における前記地盤の地下水位レベ
ルを平均的に低下させることからなる。

【００１５】以下、本発明の構成要素を個別に説明す
る。電極として用いる筒状体の地下水流入用の穴の数は
問わないが、複数の穴を電極の外周面に散在させて設け
るのが好ましい。なお、この場合には電極には外径５〜
６インチ、肉厚３〜５ｍｍのものを用い、２〜５ｍの打
設間隔をおき、地盤上に配置された電極内をオーガーに
より内堀りしながら電極を押し込むことによりそれぞれ
打設するのが好ましい。筒状体の材質は導電体であれば
良いが、鋼や鉄等の金属であることが好ましい。

【００１６】一対の電極間に通電する直流は、直流発電
機等の直流源から供給されるものであっても良く、商用
電源と整流器との組合せや交流発電機と整流器との組合
せによる直流電源装置から供給されるものであっても良
い。また、一対の電極間に直流を通電する際に、可能な
限り高電圧の直流を通電するようにすれば、地盤から脱
水される地下水の量を増加させることが可能となる点で
好ましい。具体的には、一対の電極の打設間隔を２〜５
ｍに設定した場合には、一対の電極間に電圧傾度０．５
Ｖ／ｃｍ〜５Ｖ／ｃｍの直流を通電することが望まし
い。

【００１７】また、上述した脱水速度とは、単位時間あ
たりにおける地下水の流出量である。また、一対の電極
間への直流の通電を開始してから脱水速度が低下する時
期は、以下のように定義する。すなわち、一対の電極間
を通電することによって脱水が開始されるが、この脱水
開始（通電開始）時からある時間までの間における各脱
水速度は、急激に上昇し、ある時間で最大となり、その
後徐々に下降する特性を有している。この特性における
最大の脱水速度を１００％ととした場合に、その最大の
脱水速度が７０％から５０％に低下する時期を、脱水速
度が低下する時期とする。

【００１８】地下水を排水する手段は、集められた地下
水を地上に汲み上げる等して排水するようにされていれ
ば良く、その配置位置や設置数を問わない。この排水手
段には例えばポンプを挙げることができる。ポンプを用
いる場合には、例えば真空ポンプ、水中ポンプまたは手
押しポンプのいずれかを用いるのが好ましい。もっと
も、地盤脱水工法に用いられるものであれば、どの種類
のポンプを用いても良い。

【００１９】一対の電極の極性変換は、電源と電極とを
接続する導線を付け替えることにより行っても良いが、
極性変換装置を用いてこのオン／オフにより電極の極性
が変換されるようにすると作業省力化の面で好ましい。

【００２０】極性変換装置は電極の極性を変換させるこ
とができれば、機械式、電気式または電子式等のいかな
る構造のものであっても良い。また極性変換装置が所定
時間毎に自動的にオン／オフして電極の極性を変換する
ようにしても良い。

【００２１】本発明の地盤の電気浸透脱水方法は、シル
ト又は粘土質の地盤について用いるのが好ましいもので
ある。特に、含水比の高い軟弱な粘土地盤の脱水を図る
際に用いるのが好ましい。

【００２２】また、地盤の電気浸透脱水方法は、地盤の
含水状態、粘土鉱物、ｐｈまたは目標とする改良状況等
に応じ、電極の間隔、電極のピッチ、電圧傾度、電流通
電時間または改良効果等を適宜設定又は適宜変更するこ
とができる。

【００２３】このような地盤の電気浸透脱水方法によれ
ば、最初に、一対の電極となる外周面に地下水流入用の
穴を有する筒状体を、その外周面が前記地盤に密着する
状態でそれぞれ打設する。次に、例えば一対の電極のう
ち、一方の電極を陽極とし他方の電極を陰極として一方
の電極から他方の電極に向かう高圧の直流を一対の電極
間に通電させる。このとき、地盤の土粒子表面における
帯電状態が例えば負である場合には、一方の電極が非集
水側の電極となり、他方の電極が集水側の電極になる。
すなわち、電気浸透により地盤中に他方の電極から一方
の電極へ向けて流れる水流が発生し、他方の電極へ向け
て地盤中の地下水が移動する。この地下水は、地下水流
入用の穴から他方の電極内部に流入することにより集め
られ、例えば真空ポンプ等の地下水排水手段により排水
される。このようにして他方の電極から地下水を脱水す
る。これによって、一方の電極周辺における地盤の含水
比は脱水開始時に比し低くなる。

【００２４】そして、他方の電極からの脱水速度が低下
する時期に、例えば極性切換装置を切り換えて電極の極
性を変換すると、一対の電極間を通電する直流の向きが
他方の電極から一方の電極に向かう方向に逆転する。こ
れに伴い、地盤中における水流の向きも他方の電極から
一方の電極に向かう方向に逆転する。これにより、一方
の電極側に地盤中の地下水が移動するとともに、一方の
電極内部に集められ、例えば真空ポンプ等により汲み上
げられて排水される。

【００２５】この際における一方の電極からの地下水の
脱水速度は、ある程度の時間が経過するまで他方の電極
側における地下水の脱水速度が低下する前の脱水速度と
ほぼ同じ脱水速度を維持する。従って、比較的短時間で
多量の地下水が地盤から脱水されることとなる。

【００２６】そして、最終的には、他方の電極周辺にお
ける地盤の含水比も低下して一対の電極間の地盤の地下
水位レベルが平均して低下した状態になり、これに伴い
地盤の強度が均一に向上した状態になる。

【００２７】また、一対の電極の外周面が地盤に密接す
る状態で打設されていることから、地盤が例えば粘土地
盤である場合には、電気浸透脱水方法による地盤の脱水
によっては、遊離水（自由水）と吸着水の一部が脱水さ
れるだけであり、電極周辺の地盤は湿潤状態にある。こ
のため電極の機能低下が生じない。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明における地盤の電気浸透脱
水方法を図に示される好適な実施の形態について更に詳
細に説明する。図１には本発明の電気浸透脱水方法に用
いる電気浸透脱水装置が符号１０で示されている。

【００２９】この地盤の電気浸透脱水装置１０は、電源
１１と、整流器１２と、極性切換装置１３と、一対の電
極１４，１５と、真空ポンプ１７と、ライザー管１６
と、貯水槽１８とを備えており、高含水で軟弱な粘性土
の地盤１９における脱水に使用されるものである。

【００３０】電源１１は交流電流を直流電流に変換する
整流器１２に接続されている。整流器１２は極性切換装
置１３に接続されており、極性切換装置１３は一対の電
極１４，１５にそれぞれ接続されている。

【００３１】極性切換装置１３は、整流器１２と一対の
電極１４，１５との結線状態を切り換えることにより一
対の電極１４，１５の極性を逆転させるようになってい
る。すなわち、極性切換装置１３が「切」状態の場合に
は、電極１５が陽極として機能するとともに電極１４が
陰極として機能し、電極１５から電極１４へ向かう方向
に直流電流が流れるようにされている。

【００３２】これに対し、極性切換装置１３が「入」状
態の場合には、電極１４が陽極として機能するとともに
電極１５が陰極として機能し、電極１４から電極１５へ
向かう方向に直流電流が流れるようにされている。

【００３３】一対の電極１４，１５は同じ構成を有して
いる。ここに、電極１４を例として説明すると、電極１
４は鋼製の筒状体で構成されており、その側壁には、図
２に示されるように、地盤１９中に存する地下水の流入
用の穴であるスリット２０が複数設けられている。各ス
リット２０は電極１４の軸方向に沿って散在する状態で
設けられている。

【００３４】一対の電極１４，１５は、地盤１９中の所
定位置に間隔を置いてほぼ鉛直方向で打設され、一対の
電極１４，１５の外周面と地盤１９とが密着する状態に
されている。一対の電極１４，１５の上部はシール部材
２２により閉塞されている。

【００３５】なお、電極１４，１５は、これらを地盤１
９上に軸方向で配置し、電極１４，１５にオーガーを挿
入して地盤１９を内堀りしながら電極１４，１５を地盤
１９に押し込むことにより打設されている。

【００３６】ライザー管１６の一端には、図示しないウ
ェルポイントが設けられている。このウェルポイントは
地下水の吸入孔及び球状のバルブを有している。また、
このウェルポイントには、その周囲を覆うストレーナ２
３が設けられ、電極１４，１５に流入した地下水が濾過
され、このウェルポイントを介してライザー管１６内部
に流入するようにされている。

【００３７】ライザー管１６は、一対の電極１４，１５
内部にその軸方向に沿ってそれぞれ配置されている。各
ライザー管１６の一端は、電極１４，１５の底面よりや
や上方に配置されるとともに、各ライザー管１６の他端
は、シール部材２２を貫通して地面より上方に位置する
状態とされている。

【００３８】各ライザー管１６の他端は、スイングホー
ス２４及びヘッダーパイプ２５を介して真空ポンプ１７
にそれぞれ接続され、各真空ポンプ１７は、貯水槽１８
にそれぞれ接続されている。

【００３９】これにより、真空ポンプ１７を駆動させる
と、真空圧力により図示しないウェルポイントの球状バ
ルブが吸い上げられ、これにより電極１４又は電極１５
内に集められた地下水が図示しないウェルポイントの吸
入孔からライザー管１６内部に流入し、このライザー管
１６を通じて汲み上げられ、貯水槽１８に貯水される。
これによって、地盤１９の地下水が脱水される。

【００４０】このような電気浸透脱水装置１０の極性切
換装置１３の初期状態が「切」状態にあり、且つ地盤１
９の土粒子表面の帯電状態が負である場合の電気浸透脱
水方法の例を以下に説明する。

【００４１】電気浸透脱水装置１０を作動させると、電
源１１から交流が流れ、この交流は整流器１２により直
流に変換されて極性切換装置１３に流れる。すると、極
性切換装置１３が「切」状態であるため、電極１５が陽
極の極性を示すとともに電極１４が陰極の極性を示し、
電極１５から電極１４へ向かう方向に直流が流れる。な
お、電極１４，１５間に通電する直流の電圧傾度は、比
較的高圧とし、具体的には、５Ｖ／ｃｍとした。

【００４２】このとき、地盤１９の土粒子表面の帯電状
態は負であるため、地盤１９中に電気浸透による電極１
５から電極１４へ向かう方向の水流が発生する（図１中
実線矢印参照）。これにより、電極１５周辺に存してい
た地下水が電極１４周辺に移動する。すなわち、電極１
４が集水側の電極になり、電極１５が非集水側の電極に
なる。移動した地下水は、電極１４のスリット２０から
電極１４内部に流入し、電極１４に収容される。

【００４３】電極１４内に収容された地下水は、真空ポ
ンプ１７による真空圧力により、図示しないウェルポイ
ントの吸入孔からライザー管１６内部に流入し、このラ
イザー管１６を通じて地上に汲み上げられる。そして、
地下水は、スイングホース２４、ヘッダーパイプ２５及
び真空ポンプ１７を介して貯水槽１８に送られる。これ
により、電極１４内の地下水が排水される。

【００４４】上述のようにして電極１４に地下水を集め
て排水し、地盤１９からの脱水を行う。この際における
地下水の脱水速度は、ほぼ一定の勾配をもって上昇し、
最大となり、その後徐々に低下する。そして、脱水速度
がその最大の脱水速度の７０％となった時期に極性切換
装置１３を「入」状態に切り替える。すると、整流器１
２と電極１４，１５との結線状態が切り換えられ、電極
１４が陰極から陽極に極性変換するとともに電極１５が
陽極から陰極に極性変換し、電極１４から電極１５へ向
けて直流が通電する状態となる。なお、本実施形態で
は、電極１４，１５に通電を開始してから７２時間後に
脱水速度が最大の脱水速度の７０％に低下した。

【００４５】一対の電極１４，１５の極性が変換するこ
とによって、電気浸透による水流の向きは、極性切換装
置１３を「入」状態にする前とは逆方向、すなわち電極
１４から電極１５へ向かう方向（図１中破線矢印参照）
となる。これによって、電極１４周辺に存していた地下
水が電極１５周辺に移動し、電極１５のスリット２０か
ら電極１５内部に流入する。そして、流入した地下水は
真空ポンプ１７によりライザー管１６を通じて汲み上げ
られ貯水槽１８に貯水される。

【００４６】この電極１５からの脱水速度は、極性変換
によって再び上昇し、そして、ある程度の時間が経過す
ると、徐々に低下する。このようにして電極１５から地
下水を脱水し、一対の電極１４，１５間へ通電を開始し
てから２４０時間が経過すると、通電を停止して地盤１
９からの脱水を終了させる。

【００４７】この地盤の電気浸透脱水方法によって、脱
水後における地盤１９の含水比は、図４に示されるよう
に、脱水前の含水比に比し平均的に低下する。これに伴
い脱水後における地盤１９の強度も、図５に示されるよ
うに、脱水前における地盤１９の強度よりもほぼ均一に
向上する。〔実験例〕以下、上述した本実施形態による地盤の電気
浸透脱水方法の効果を裏付ける実験例を示す。１．本実験例では、含水比の高いロームを用いた実験土
槽内で脱水実験を行って電極間の電圧、脱水速度及び含
水比低下状況等と電気的条件との関係を把握し、これに
よって、本発明による地盤の電気浸透脱水方法の効果を
確認するとともに、本方法を適正に使用するための条件
を求めた。２．実験装置本実験例にて用いた実験装置を図６の装置概略図を用い
て説明する。図６に示されるように、幅Ｂ＝２００ｍ
ｍ、長さＬ＝４００ｍｍ、高さＨ＝３００ｍｍの実験土
槽３０に、高さ２５０ｍｍまでローム３１が入れられて
いる。このローム３１に、深さ約１００ｍｍ、径約３０
ｍｍの穴が２００ｍｍの間隔をおいて二つ設けられ、そ
れぞれの穴に、外径φ₀＝３０ｍｍ、内径φ₁＝９ｍｍの
炭素製の円筒状部材が一対の電極３２ａ、３２ｂとして
挿入されている。各電極３２ａ、３２ｂの外周壁には、
ローム３１に含まれる水を各電極３２ａ、３２ｂ内部に
流入させるための流入穴（図示略）が形成されている。
この流入穴を通じて各電極３２ａ、３２ｂ内に流入した
水はバキューム装置（図示略）によって吸上げられ、ロ
ーム３１中から脱水されるようになっている。また、各
電極３２ａ、３２ｂには、導線を介して電源装置３３が
それぞれ接続されており、この電源装置３３によって、
両電極３２ａ、３２ｂ間には直流が通電される。

【００４８】本実験にて使用したローム３１のデータは
以下の通りである。・含水比ｗ＝約１００％・粒度：礫分（２ｍｍ）１４％、砂分１９％、シルト分
４３％、粘土分（５μｍ以下）２４％・コンシステンシー（緊硬度）：液性限界Ｗ_L＝１２
１．６％、塑性限界Ｗ_P＝７２％・ｐｈ＝７．３〜５．６３．実験方法実験１：両電極３２ａ、３２ｂ間に直流を１０日間
（２４０時間）通電し、これによってローム３１から脱
水された水の流出量を計測した。これを、通電時におけ
る電極３２ａ、３２ｂ間の電圧傾度（定電圧）が０．５
Ｖ／ｃｍ（＝１０Ｖ）の場合（実験１-１），１Ｖ／ｃ
ｍ（＝２０Ｖ）の場合（実験１-２），２Ｖ／ｃｍ（＝
４０Ｖ）の場合（実験１-３）についてそれぞれ行っ
た。実験２：両電極３２ａ、３２ｂの間における電圧傾度
を１Ｖ／ｃｍに設定して両電極３２ａ、３２ｂ間に直流
を９日間（２１６時間）通電し、これによってローム３
１から脱水された水の流出量を計測した。但し、実験開
始から２４時間経過後に各電極３２ａ、３２ｂの極性を
変換し、実験開始から９６時間経過後に各電極３２ａ、
３２ｂの極性を再び変換させた。なお、実験開始時にお
いて電極３２ａを陽極として設定し、電極３２ｂを陰極
として設定して実験を行った。実験３：両電極３２ａ、３２ｂの間における電圧傾度
を５Ｖ／ｃｍに設定して両者３２ａ、３２ｂ間に直流を
７２時間通電する。続いて、電圧傾度を１Ｖ／ｃｍに再
設定して１６８時間通電する。このようにして計２４０
時間通電を行い、これによってローム３１から脱水され
た水の流出量を計測した。但し、通電開始から約７時間
が経過した時に、電極３２ａ、３２ｂの極性を変換し
た。４．実験結果上述した実験１〜３の実験結果を図７及び図８を用いて
説明する。

【００４９】図７は、電気条件の違いによる水の流出量
の経時変化を示すグラフであり、実験１〜３の実験結果
がそれぞれ示されている。この図７によれば、実験終了
時における水の流出量は、実験３の結果が１３５０ｍｌ
で最も多く、以下、実験１-３では約１２２０ｍｌ、実
験２では１０００ｍｌ、実験１-２では６２０ｍｌ、実
験１ー１では６００ｍｌであった。

【００５０】図７に示される実験３の結果より、一対の
電極３２ａ、３２ｂの間に印加される電圧傾度（定電
圧）が大きい程水の流出量が大きくなる（より多くの水
を脱水することができる）ことが分かった。

【００５１】また、実験１の結果を示す各グラフの勾配
（＝脱水速度）より、脱水速度は、実験開始から実験開
始から６０〜８０時間経過時までの間に上昇し、最大と
なり、それ以後は勾配が徐々に緩和する（脱水速度が徐
々に低下する）特性を有し、実験開始から実験終了まで
継続して脱水を行うことが分かった。

【００５２】また、実験１-２の結果と実験２の結果と
の比較より、一対の電極３２ａ、３２ｂの極性を変換す
ると、一対の電極３２ａ、３２ｂの極性を変換しない場
合に比し、短時間で多量の水を脱水することができるこ
とが分かった。また、実験２の結果より、電極３２ａ、
３２ｂの極性の変換によって、低下する傾向にあった脱
水速度が再び上昇することも分かった。

【００５３】図８は、実験終了後の実験土槽３０内にお
ける含水比分布状況を示す図である。そして、図８
（ａ）には実験１ー２の結果が示されており、図８
（ｂ）には実験２の結果が示されている。

【００５４】図８（ａ）によれば、ローム３１内の水は
電極３２ａ（陽極）から脱水され、電極３２ａ周辺の平
均含水比ｗ1は８９．７８％（８６．０％、９２．６
％、９２．２％、８８．３％）であった。これに対し、
電極３２ｂ側周辺の含水比は電極３２ａ周辺よりも低下
しており、その平均含水比ｗ2は７８．０８％（７７．
４％、７９．９％、７９．４％、７５．６％）であっ
た。そして平均含水比の差（ｗ1−ｗ2）は、１１．７％
であった。

【００５５】一方、図８（ｂ）によれば、ローム３１内
の水は電極３２ａ、３２ｂの双方から脱水され、電極３
２ａ周辺の平均含水比ｗ1は８２．０８％（８１．７
％、８２．８％、８２．８％、８１．０％）であった。
これに対し、電極３２ｂ側周辺の含水比は電極３２ａ周
辺よりもやや低下しており、その平均含水比ｗ2は７
７．７８％（８０．４％、７９．６％、７８．０％、７
３．１％）であった。そして平均含水比の差（ｗ₁−
ｗ₂）は、４．３０％であった。

【００５６】図８(ａ)及び図８(ｂ)に示される実験結果
より、実験２の方法は、実験１-２の方法に比し、含水
比を平均化して低下させることが分かる。また、実験２
の結果における平均含水比（ｗ1＋ｗ2／２＝７９．９３
％）は、実験１-２の結果における平均含水比（ｗ1＋ｗ
2／２＝８３．９３％）よりも小さく、このことから実
験２の方法がより多くの水を脱水できることが分かる。

【００５７】このように、実験２の方法、すなわち、本
発明による地盤の電気浸透脱水方法によれば、従来にお
ける地盤の電気浸透脱水方法に比し、含水比を平均化し
て低下させ、且つ短時間で多くの水を脱水できることが
分かる。５．まとめ上述した実験結果より本発明による地盤の電気浸透脱水
方法を適正に使用するための条件は、以下の通りとな
る。 (１) 両電極３２ａ，３２ｂ間に印加する電圧傾度が高
い程水の流出量は多くなるため、両電極３２ａ，３２ｂ
間に印加する電圧傾度は、可能な限り高い方が望まし
い。 (２) 水の流出量の経時変化（脱水速度）は、通電開始
から数十時間の間が大きく、その後徐々に低下する傾向
にあるため、この数十時間が経過して脱水速度が低下し
始めた際に、電極３２ａ，３２ｂの極性を変換すること
が望ましい。 (３) (１)及び(２)より、通電開始時には、可能な限り
高圧の直流を電極３２ａ、３２ｂに通電し、脱水速度が
低下する時期に電極３２ａ，３２ｂの極性を変換すれ
ば、短時間で多量の水を脱水できるとともに、ローム３
１の含水比をほぼ平均化して低下させることが可能とな
る。

【００５８】本実施形態による地盤の電気浸透脱水方法
によれば、一対の電極１４，１５の極性を変換して電気
浸透による水流の方向を逆転させることにより、地盤１
９中の含水比が電極１４周辺又は電極１５周辺に偏るこ
となく均一に低下する。

【００５９】また、一対の電極１４，１５を従来のよう
に砂杭に打設することなく粘性土の地盤１９に直接打設
してあるため、従来のように砂杭の地下水位より上方に
位置する部位が乾燥して電極機能が低下することがな
い。

【００６０】このように、地盤の電気浸透脱水方法によ
り、一対の電極１４，１５間における地盤１９の地下水
位レベル（含水比）を平均的に低下させることができ、
これに伴い平均的な地盤強度向上を図ることができる。
また、土質材料の含水比低下を図ることもできる。ま
た、一対の電極１４，１５の間に比較的高電圧の直流を
通電させ、且つ電極１４における脱水速度が低下する時
期に電極１４，１５の極性を逆転することとしたため、
従来に比し短時間で多くの地下水を地盤１９から脱水す
ることができる。

【００６１】なお、本実施形態による電気浸透脱水装置
１０は、図３に示されるように、一対の電極の１４，１
５における一方又は双方の底部に水中ポンプ２６を配置
し、この水中ポンプ２６にライザー管１６が接続された
構成とされても良い。また、この水中ポンプ２６により
電極１４又は電極１５内部に集水される地下水を十分に
排水することができる場合には、地上に真空ポンプ１７
を設けずに、水中ポンプ２６により揚水される地下水が
スイングホース２４、ヘッダーパイプ２５を介して貯水
槽１８に送られる構成としても良い。また、極性変換装
置１３によって電極１４，１５の極性を変換する際に、
一旦電極１４，１５への通電を停止するようにしても良
い。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明における地
盤の電気浸透脱水方法によれば、一対の電極の極性を変
換することによって、地盤の地下水位レベル（含水比）
を平均的に低下させ、且つ地盤の強度を平均的に向上さ
せることが可能となる。また、電極の外周面が地盤に密
接する状態で電極が打設されているため、電極の機能低
下を防止することが可能となる。

【００６３】また、一対の電極間に直流を通電する際
に、可能な限り高電圧を印加することによって、地盤中
の地下水をより多量に脱水することが可能となる。ま
た、通電を開始してから脱水速度が低下する時期に一対
の電極の極性を変換することにより、従来に比し短時間
で多量の地下水を地盤から脱水することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における地盤の電気浸透脱
水方法に使用する装置を一部破砕して示す説明図であ
る。

【図２】図１に示した地盤の電気浸透脱水装置における
電極を示す斜視図である。

【図３】他の実施形態における地盤の電気浸透脱水装置
の一部を示す説明図である。

【図４】本実施形態における地盤の電気浸透脱水方法に
よる地盤脱水前の含水比と地盤脱水後の含水比とを対比
して示す図である。

【図５】本実施形態における地盤の電気浸透脱水方法に
よる地盤脱水前の地盤強度と地盤脱水後の地盤強度とを
対比して示す図である。

【図６】実験例に用いた実験装置の説明図である。

【図７】実験例の実験結果を示すグラフである。

【図８】実験例の実験結果を示す説明図である。

【図９】従来における地盤の電気浸透脱水装置を一部破
砕して示す説明図である。

【図１０】従来における地盤の電気浸透脱水装置による
地盤脱水前の含水比と地盤脱水後の含水比とを対比して
示す図である。

【図１１】従来における地盤の電気浸透脱水装置による
地盤脱水前の地盤強度と地盤脱水後の地盤強度とを対比
して示す図である。

【符号の説明】

１０地盤の電気浸透脱水装置１３極性切換装置１４電極１５電極１７真空ポンプ１８貯水槽１９地盤２０スリット（地下水流入用の穴）２６水中ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山元義徳東京都千代田区富士見二丁目10番26号前田建設工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】地盤中に所定の間隔をあけて設置された一
対の電極間に直流を通電して集水側の電極に前記地盤中
の地下水を移動させて排水する地盤の電気浸透脱水方法
において、前記一対の電極を、外周面に地下水流入用の穴を有する
筒状体で構成し、この筒状体の外周面が前記地盤に密着
する状態で打設すること、前記一対の電極間に直流を通電し、前記地下水を前記集
水側の電極へ移動させ、前記集水側の電極内部に集まっ
た前記地下水を排水すること、前記一対の電極間へ直流の通電を開始してから脱水速度
が低下する時期に前記一対の電極の極性を変換し、極性
が変換された一対の電極間に直流を通電し、前記一対の
電極間における前記地盤の地下水位レベルを平均的に低
下させることからなる地盤の電気浸透脱水方法。
【請求項２】前記一対の電極間に直流を通電する際に、
可能な限り高電圧の直流を通電することを特徴とする請
求項１に記載の地盤の電気浸透脱水方法。