JPS6319833B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 土壌中の間隙水圧を測定する装置にして、水
充填チユーブ１と、前記チユーブの下端にあり、
フイルター７を持つ間隙水圧探査子２，２′と、
圧力計２６，２７を持つ測定装置３と、前記測定
装置３を前記間隙水圧探査子２，２′に結合する
装置１９，２０とそして前記測定装置を記録装置
５に結合するケーブル装置６とを有する間隙水圧
測定装置において、前記測定装置３を前記間隙水
圧探査子２，２′に結合する前記装置は、注射針
２０と弾性材料の部材１９とを有し、それによつ
て前記間隙水圧の読みを記録するために、前記注
射針２０は前記弾性材料の前記部材１９を貫通し
て前記圧力計２６，２７と間隙水圧探査子２，
２′との間の流体通路を形成することを特徴とす
る間隙水圧測定装置。

２ 請求の範囲第１項記載の間隙水圧測定装置に
おいて、前記注射針２０は前記測定装置の所に設
けられており、前記弾性部材１９は前記間隙水圧
探査子２，２′に結合されていることを特徴とす
る間隙水圧測定装置。

３ 請求の範囲第２項記載の間隙水圧測定装置に
おいて、前記注射針２０は整合スリーブ２２ａに
よつて取巻かれ、前記スリーブは測定時に前記間
隙水圧探査子２，２′に結合されたニツプル４に
結合されることを特徴とする間隙水圧測定装置。

４ 請求の範囲第１項から第３項までの何れか一
項に記載の間隙水圧測定装置において、前記ニツ
プル４はその液体による充填時に前記ニツプル４
内に予め決められた容積の空気を封入する装置１
７を有することを特徴とする間隙水圧測定装置。

５ 請求の範囲第４項記載の間隙水圧測定装置に
おいて、前記の空気封入装置は下方に開くスリー
ブ１７を有することを特徴とする間隙水圧測定装
置。

６ 請求の範囲第１項から第５項までのいづれか
一項に記載の間隙水圧測定装置において、前記弾
性材料の部材は前記間隙水圧探査子２，２′の長
手軸線の半径方向に先行引張り応力を持つよう装
架されたゴム栓１９を有する間隙水圧測定装置。

７ 請求の範囲第１項から第６項までのいづれか
一項に記載の間隙水圧測定装置において、前記間
隙水圧探査子２，２′は熱可塑性材料で作られる
ことを特徴とする間隙水圧測定装置。

８ 請求の範囲第１項から第７項までのいづれか
一項に記載の間隙水圧測定装置において、前記間
隙水圧探査子２，２′の所の前記フイルター７は
セラミツク材料で作らることを特徴とする間隙水
圧測定装置。

９ 請求の範囲第１項から第８項までのいづれか
一項に記載の間隙水圧測定装置において、前記注
射針２０はピストンニツプル２２上に装架され、
前記ピストンニツプルはシリンダー２３の内側と
シール係合し、且前記シリンダー内で移動可能で
あり、前記シリンダーは空所を包んでいることを
特徴とする間隙水圧測定装置。

１０ 請求の範囲第１項から第９項までのいづれ
か一項に記載の間隙水圧測定装置において、前記
ニツプル４は第２ニツプル３１を介して前記間隙
水圧探査子２，２′に結合されることを特徴とす
る間隙水圧測定装置。

１１ 請求の範囲第１項から第１０項までのいづ
れか一項に記載の間隙水圧測定装置において、前
記ニツプル４はやわらかいチユーブ３３を介して
前記間隙水圧探査子２，２′に結合されることを
特徴とする間隙水圧測定装置。

明細書 本発明は土質、特に粘土内の間隙水圧を測定す
る装置に関する。

現在、間隙水圧を測定する多くの色々の方法が
ある。これらは開式及び閉式測定装置に区別され
る。閉式測定装置では、圧力を記録するのに容積
の僅かな変化だけが必要であるのに、開式測定装
置では極めて大きな容積変化が必要である。本発
明は主として粘土中の間隙水圧の測定を意図して
おり、閉式測定装置を構成している。

スエーデン特許第389923号では、土の間隙水圧
測定の方法及び装置を記載している。測定装置は
閉式装置を有し、且ニツプルで間隙水圧探査子に
結合される測定装置を特徴とする。安定した間隙
圧の読みが得られた時、測定装置は分離され、ニ
ツプルを閉ぢるシール装置が間隙水圧探査子のニ
ツプルに結合される。次の測定段階でシール装置
は先ず取外され、そのあとで測定装置が間隙水圧
探査子などに結合される。シール装置の除去から
測定装置を間隙水圧探査子に適用するまでにいく
らかの時間が経過し、この時間は空隙圧探査子に
近い間隙水内の初期圧力が変化することを表わし
ている。この事は、安定した間隙水圧の読みが記
録出来るまでにいくらかの時間待たねばならぬこ
とを意味する。もし土壌が粘土で構成されていれ
ば、前記特許による測定装置の使用時に、安定し
た読みを得るためには約15−20分待つことを必要
とする。

本発明の目的は既存の測定装置を改善するこ
と、特に安定した測定値を得るのに必要な待ち時
間を相当に短縮することを可能にする見地から改
善することである。本発明の目的は請求の範囲に
記載の特徴を持つ装置で達成される。

本発明の実施例は図面を参照して次に述べられ
る。

第１図は本発明による装置の実施例、第２図は
間隙水圧探査子と、これと結合された測定装置と
の実施例の拡大断面図、第３図は間隙水圧探査子
と測定装置とが互に分離された実施例の拡大断面
図、第４図はピエゾメーター先端の別の実施例で
第１図による装置と共に使われるものを示し、第
５図は本発明による装置の別の実施例を示し、第
６図は第５図による装置と結合して使われる間隙
水圧探査子の実施例の拡大断面図、第７図は図示
のすべての間隙水圧探査子の実施例と共に使われ
るニツプル４の別の実施例が示されている。

第１図に示す装置の基本構造はスエーデン特許
第7506203−４号によるものに該当する。それで
液体で満されたチユーブ１は土中に沈められる。
チユーブ１の下端に間隙水圧探査子が取り付けら
れていて、その実施例は第２図、第３図、第４
図、第５図、及び第７図を参照して詳しく述べら
れる。

第１図に示す構造は、さらにチユーブ１内に下
降する測定装置３を有し、この装置はシール結合
を経て間隙水圧探査子２上に接続する。測定装置
３はケーブル６を経て電子記録装置５に結合され
る。

第２図、第３図に詳しく示す実施例はなるべく
セラミツク材料のフイルター７を持つ間隙水圧探
査子２を有し、フイルターはなるべく熱可塑性プ
ラスチツクの探査子先端８を部分的に包んでい
る。探査子先端８の下端に、保護シース９が圧入
装架されている。フイルター７はその端面で探査
子先端８の所でオーリング１０と係合する。

探査子８内に、溝１１がフイルター７から延
び、探査子先端８の上部のねじ凹所１２の底部に
現われている。

ニツプル４は凹所１２内にねじ込まれ、凹所１
２の底部でオーリング１４とシール接触してい
る。ニツプル４内に溝１５が又延び、溝１５は溝
１１の延長でありニツプル４の部屋１６内に現わ
れている。部屋１６内で緩衝装置の機能を持つス
リーブ１７が装架される。これ以上の引用は明細
書のあとの方で参照される。

ニツプル４は又２個の締付スリーブ１８ａ，１
８ｂを有し、これらはニツプル４内にゴム栓１９
を保持する。

第２図、第３図による測定装置はその下端に注
射針２０を装架し、針はねじユニオン２１でピス
トンニツプル２２にしつかり結合される。ピスト
ンニツ２２には整合スリーブ２２ａが適合し、こ
れは測定装置３をニツプル４に取付けるのを容易
にしている。ピストンニツプル２２はシリンダー
２３にねじで調節可能に結合される。ピストンニ
ツプル２２内に沈められたオーリング２４はピス
トンニツプル２２とシリンダー２３との間の結合
をシールする。ピストンニツプル２２内の溝２５
を経て、針２０は圧力伝達装置２６に結合され、
伝達装置は伝達装置ハウジング２７内に装架さ
れ、ハウジングはその頂部にゴムガスケツト２８
及びナツト２９の形のシールを持つている。ガス
ケツト２８はケーブル６を和らげるよう働らく。
ナツト２９の頂部に錘３０が装架され、この錘は
針２０をゴム栓１９に差込むのに必要である。

上記間隙水圧探査子２を土壌内に設置する前
に、探査子は液体で充填させねばならず、そして
封入されたすべての空気は、フイルター７、溝１
１及びこの溝１１に連通するニツプル４内の溝１
５から排除しなければならない。

液体の充填及び空気の排除は、例えば間隙水圧
探査子全部を沸騰させて行なうことが出来る。こ
の事はスリーブ１７とゴム栓１９とをニツプル４
に適合する前になされる。間隙水圧探査子２が水
で飽和して空気が排除された時、探査子は垂直に
保持され、水中に完全に沈められ、スリーブ１７
はニツプル４内に導入される。ニツプル４内にス
リーブ１７を導入することに関し、いくらかの空
気がスリーブ１７の円筒形空所内に制御される様
式で封入される。この空気の容積は読みをとるこ
とに関して緩衝要素（あとで詳しく述べる）とし
て働らく。

スリーブ１７がニツプル４内に挿入されてか
ら、ゴム栓１９は、その所定位置に、スリーブの
上部円筒形空所１７ａ、その溝１７ｂ及びその母
線に沿うスロツト１７ｃが液体で完全に充たされ
るよう注意して適合される。第２図、第３図で明
らかなように、溝１７ｂとスロツト１７ｃとは上
部円筒形空所１７ａをニツプル４の溝１５に結合
している。その後でゴム栓１９は締付スリーブ１
８ａ，１８ｂに取付けられる。

これらの手段がとられた時、間隙水圧探査子２
はそのチユーブ１と共に土壌内に設置する用意が
できている。据付に関して間隙水圧探査子２内に
空気が全く入らないよう注意する。この事は例え
ば間隙水圧探査子の下部を薄いゴム膜で包むこと
で達成することが出来、ゴム膜は間隙水圧探査子
２を地盤に貫入し初める時にまわりの土によつて
はがされる。

測定装置３は読みをとる前に準備されねばなら
ない。それで、針２０、溝２５そしてシリンダー
２３は液体で完全に充たされることが最高に重要
である。もしそうでない場合、即ち測定装置３内
に包まれたガス泡がある場合、安定した読みを記
録するのにかなり長時間を必要とする。

ガス泡の存在を検査出来るようにするために、
ピストンニツプル２２とシリンダー２３とは例え
ばパースペクス（Perspex）などの透明材料で作
るべきである。もしこの検査でガス泡が測定装置
３内に包まれていることを示したならば、泡は測
定装置３を上下反転して保持し、ピストンニツプ
ル２２を同時に時計方向（右ねじに対し）に回
し、ピストンニツプル２２をそれによつてシリン
ダー２３内にさらに動かし、頂部に集められたガ
ス泡を液体と共に針２０を通して押し出すことで
簡単に取除くことが出来る。測定が同じ測定装置
３を持ついくつかの間隙水圧探査子で連続的に行
なわれる時は、各別個の読みがとられたあとで、
ピストンニツプル２２を時計方向に例えば1/4回
転回すのが好ましい。ピストンニツプルがその底
部位置に到達した時、シリンダー２３からねじ離
されて新しい液体が中に充填される。

間隙水圧探査子が、この場合探査子を地盤内に
押し下げて据付けている時、間隙水圧状態の乱れ
が先端に近い地盤内に発生する。土の特性及び探
査子寸法の如何によつて、間隙水圧が平衡状態に
なるまでに、即ち据付によつて起る乱れが完全に
消去されるまでに大なり小なりの時間が経過す
る。例えば、塑性の高い正規圧密の粘土では乱れ
効果を除去するのに約１週間を必要とする。砂で
は反対に、乱れ効果は間隙水圧探査子の据付后１
時間ほどですでに減衰するかも知れない。

探査子２の近くの土中の間隙水圧が平衡状態に
達した時、読みをとることが出来る。この事は原
理的にスエーデン特許第7506203−４号に記載の
項目で行なわれる。そこで針２０はゴム栓１９を
貫通し、そのあとで探査子２に内蔵する液体の圧
力の読みが記録され、前記圧力は、フイルター７
の機能によつて、求める間隙水圧に等しい。

上記のように、ゴム栓１９はスリーブ１８ａ，
１８ｂを締め付けることによつて所定位置に保持
され、それによつて半径方向の応力がゴム材料内
に導入され、これによつてゴム栓１９内の針２０
をシール結合をすることができる。針２０がゴム
栓１９から引出されると、上記引用した半径方向
の応力は空隙圧探査子２を自動的に閉ぢさせる。
ゴム栓１９は、針２０が取出される時に自動的に
閉ぢる逆止弁のような機能と言うことが出来る。
ゴム栓１９に適切な先行張力を与えておくことに
よつて、栓がその逆止弁機能を失なうことなしに
何100回も測定を行なうことが出来る。

間隙水圧読みの記録后に、針２０はそのゴム栓
１９との係合を失なうよう引き揚げられる。この
あとで別の記録が行なわれ、それによつてチユー
ブ１内の水圧の読みが得られる。この水圧はチユ
ーブ１の高さが知られている時には知られている
から、間隙水圧は次のように計算することが出来
る。

ｕ＝p₀＋ｋ（m₁−m₂）＋Δh ここで ｕ＝間隙水圧 p₀＝チユーブ内の水圧 ｋ＝測定装置の検定係数 m₁＝間隙水圧の読み m₂＝チユーブ内の水圧の読み Δh＝圧力計とフイルター中心との間の距離 そこで上記の読みは測定装置３で得られた読み
である。これらの読みはそのあとで、適切な単位
の圧力、例えば水柱高さcmに、検定係数を掛けて
換算される。

上記方法は現場で働らく職員が実行するのに極
めて簡単である。間隙水圧とチユーブ内の水圧と
の僅か２個だけの記録が記録され、そして上式で
見られるように、読みの差だけが使われる。それ
で測定装置のゼロ読みの検査に依存するものは無
い。

測定を行なうことに関し、測定装置３はニツプ
ル４に、間隙水圧探査子を取巻く土中の間隙水圧
の起り得る乱れ（変化）を最小にして結合するこ
とが出来ることは極めて重要である。この事は、
測定が粘土である時、間隙水圧の乱れのために安
定な読みが得られるまでに比較的長い時間待つ結
果となる場合に特に重要である。

第２図、第３図に示す装置は、間隙水圧探査子
を取巻く土中の間隙水圧の起り得る乱れ（変化）
を最小にしてニツプル４に結合することが出来
る。この事は支配圧力に該当する容積を呈するス
リーブ１７内に包まれた空気の量が緩衝装置とし
て機能することによつて可能となる。針２０によ
るゴム栓１９の貫入に伴つて、ゴム栓のばね作用
のためにいくらかの弾性的な容積変化が生じる。
この容積変化は、スリーブ１７内に包まれた空気
容積によつて、封入されている液体の圧力状態を
相当変えることなく、充分支配的な程度まで吸収
される。現場試験の結果粘土内の間隙水圧測定時
の安定した読みは数分后に得られることが証明さ
れている。この事は、本発明がスエーデン特許第
389923号に述べられる装置と、これが安定した読
みを得るため該当する読みをとる時に15−30分待
たねばならぬのに比べて著しい改善を得ているこ
とを意味する。

第１図による装置に使われるニツプルの別の型
のニツプル４′が第４図に示されている。この実
施例は第２図、第３図に示すものと比べて、ニツ
プル４′が第２ニツプル３１で間隙水圧探査子に
取外し可能に結合されていることが異なる。第２
ニツプル３１のシール係合はオーリング３１ａで
達成される。ニツプル４′は案内スリーブ３２で
第２ニツプル３１の中心に案内される。この実施
例は、もし読みが極めて長時間とられる時に望ま
しく、それはこの場合、ニツプル４′を、例えば
ゴム栓１９を取換えるなど必要な時に、チユーブ
１から引き上げることが出来るからである。

第５図では、第１図による構造の別型が示され
ている。ニツプル４″はこの実施例では間隙水圧
探査子２′に直接取り付ける代りにチユーブ１の
頂部に設けられる。この実施例のニツプル４″は
間隙水圧探査子２′に液体を充填した細いチユー
ブ３３を介して結合される。第６図は第５図の測
定装置の拡大断面を示している。読みは上記実施
例と同様に、即ち測定装置とニツプル４″とを結
合して取られる。第６図による実施例ではニツプ
ル４″はアダプター３４でチユーブに結合される。

上記のように、間隙水圧が粘土内で測定される
時、測定装置３が、間隙水圧探査子の近くの土壌
内の間隙水圧の起り得る乱れ（変化）を最小にし
てニツプル４，４′，４″に結合出来ることが最大
に重要である。緩衝装置として働らくようニツプ
ル４，４′，４″内にスリーブ１７を挿入すること
によつて、この要求を満たすことが出来る。砂、
砂利など粘土より透水性の土壌内の間隙水圧を測
定する時、測定装置３をニツプルに最小の乱れで
結合する要求は満足させる必要がない。このよう
な場合、ニツプル内のスリーブ１７は通常取り外
して、ニツプル４″は第７図に示すような形に出
来る。第７図に示すニツプルの型は第１図乃至第
６図による構造及び実施例のすべてに使うことが
出来る。それで上記の構造は、スエーデン特許第
7506203−４号に記載の装置で可能なものよりよ
り速かに読みをとることが出来、それは本発明に
よる装置によつて、間隙水圧を読取るために安定
するまで長時間待つ必要が無いからである。

本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、請求の範囲内で自由に変えることが出来る。