JPH05215747A - 可視化した三軸型パイピング試験装置及び試験方法 - Google Patents
可視化した三軸型パイピング試験装置及び試験方法Info
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- JPH05215747A JPH05215747A JP1751292A JP1751292A JPH05215747A JP H05215747 A JPH05215747 A JP H05215747A JP 1751292 A JP1751292 A JP 1751292A JP 1751292 A JP1751292 A JP 1751292A JP H05215747 A JPH05215747 A JP H05215747A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 実地盤の土の透水性能を、実地盤に等しい三
軸応力状態の下で可視化して行なう三軸型パイピング試
験装置と方法を提供する。 【構成】 供試体４をゴム膜１５でシールし、軸方向の
両端に原位置地盤と等しい大きさの上載圧を加え、周側
面に側方向ひずみを拘束する大きさの圧力を加える。供
試体４に上載圧を加える部材と供試体４の端部間に、上
載圧は伝達するがボイリングは拘束しない構造のスペー
サ１４を介在させ、部材３に供試体４の上端の挙動を撮
影するテレビカメラを設置し、モニター装置２６と撮影
装置２８を接続する。供試体４の軸方向に通過させる水
は、気泡を消し供試体４の飽和度を１００％近くまで上
げるバックプレッシャーをかけた水を使用し、供給圧力
と排水圧力はパイピング試験に必要な大きさの水頭差を
付与してパイピング試験を行ない、モニター装置２６の
画面を通じて直接供試体４の上端の挙動を観察し撮影も
行なう。
軸応力状態の下で可視化して行なう三軸型パイピング試
験装置と方法を提供する。 【構成】 供試体４をゴム膜１５でシールし、軸方向の
両端に原位置地盤と等しい大きさの上載圧を加え、周側
面に側方向ひずみを拘束する大きさの圧力を加える。供
試体４に上載圧を加える部材と供試体４の端部間に、上
載圧は伝達するがボイリングは拘束しない構造のスペー
サ１４を介在させ、部材３に供試体４の上端の挙動を撮
影するテレビカメラを設置し、モニター装置２６と撮影
装置２８を接続する。供試体４の軸方向に通過させる水
は、気泡を消し供試体４の飽和度を１００％近くまで上
げるバックプレッシャーをかけた水を使用し、供給圧力
と排水圧力はパイピング試験に必要な大きさの水頭差を
付与してパイピング試験を行ない、モニター装置２６の
画面を通じて直接供試体４の上端の挙動を観察し撮影も
行なう。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、実地盤の土の透水性
能（パイピング特性、ボイリング特性）を把握、確認す
るため実施されるパイピング及びボイリング（以下、パ
イピングと略す）試験装置と試験方法に係り、さらに云
えば、実地盤に等しい三軸応力状態の下で行なわれるパ
イピング試験の状況を直接目視観察可能に可視化した三
軸型パイピング試験装置及び試験方法に関する。
能（パイピング特性、ボイリング特性）を把握、確認す
るため実施されるパイピング及びボイリング（以下、パ
イピングと略す）試験装置と試験方法に係り、さらに云
えば、実地盤に等しい三軸応力状態の下で行なわれるパ
イピング試験の状況を直接目視観察可能に可視化した三
軸型パイピング試験装置及び試験方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】実地盤の土のパイピング特性あるいはボ
イリング特性を把握、確認することは、例えばダム建設
に当り、ダムサイトの地盤調査項目として重要である。
その試験方法を大別すると、供試体を人工的に作る場
合と、実地盤から不攪乱試料を採取して供試体を作る
場合とがある。また、応力状態については、非三軸タ
イプと、できるだけ実地盤に近い三軸応力状態で試験
する場合、とがある。
イリング特性を把握、確認することは、例えばダム建設
に当り、ダムサイトの地盤調査項目として重要である。
その試験方法を大別すると、供試体を人工的に作る場
合と、実地盤から不攪乱試料を採取して供試体を作る
場合とがある。また、応力状態については、非三軸タ
イプと、できるだけ実地盤に近い三軸応力状態で試験
する場合、とがある。
【０００３】上記の供試体を人工的に作る場合、及び
同の実地盤とは応力状態が全く相関のない非三軸タイ
プ試験の結果は、実地盤の性状に即したものと云えず、
原位置の土の透水性能を正確に把握し得ない。次に、上
記、に該当する従来の三軸型パイピング試験方法及
び装置は、図４に例示したように、圧力容器（セル）１
内でペデスタル２とトップキャップ３とで供試体４の上
下端が挟持され、ピストン５がトップキャップ３を介し
て供試体４に実地盤の上載圧を加える。圧力容器１内に
満たされたセル液を加圧して、供試体４の周側面に任意
の拘束圧が加えられる。供試体４の下端とペデスタル２
との間に介在させたポーラスストーン２５を通じて供試
体４に給水管６が接続されている。また、供試体４の上
端とトップキャップ３との間に介在させたポーラススト
ーン２５を通じて供試体４に排水管７が接続されてい
る。圧力容器１内のセル液の圧力は、側圧制御装置８で
調整される。
同の実地盤とは応力状態が全く相関のない非三軸タイ
プ試験の結果は、実地盤の性状に即したものと云えず、
原位置の土の透水性能を正確に把握し得ない。次に、上
記、に該当する従来の三軸型パイピング試験方法及
び装置は、図４に例示したように、圧力容器（セル）１
内でペデスタル２とトップキャップ３とで供試体４の上
下端が挟持され、ピストン５がトップキャップ３を介し
て供試体４に実地盤の上載圧を加える。圧力容器１内に
満たされたセル液を加圧して、供試体４の周側面に任意
の拘束圧が加えられる。供試体４の下端とペデスタル２
との間に介在させたポーラスストーン２５を通じて供試
体４に給水管６が接続されている。また、供試体４の上
端とトップキャップ３との間に介在させたポーラススト
ーン２５を通じて供試体４に排水管７が接続されてい
る。圧力容器１内のセル液の圧力は、側圧制御装置８で
調整される。
【０００４】上述した従来の試験装置によれば、供試体
４にピストン５を通じて所定大きさの上載圧を加え、側
圧制御装置８によって供試体４の周側面に所定大きさの
拘束圧を加えた上で、給水管６を通じて供給する水と、
排水管７を通じて排除する水とに、水中の気泡を消して
供試体４の飽和度を１００％近くまで上げたバックプレ
ッシャーＨ0 と、パイピング試験に必要な大きさの水頭
差Ｈ1 とを設定し、水みちが発生するパイピング及びボ
イリングの発生水圧を確認する試験が行なわれる。
４にピストン５を通じて所定大きさの上載圧を加え、側
圧制御装置８によって供試体４の周側面に所定大きさの
拘束圧を加えた上で、給水管６を通じて供給する水と、
排水管７を通じて排除する水とに、水中の気泡を消して
供試体４の飽和度を１００％近くまで上げたバックプレ
ッシャーＨ0 と、パイピング試験に必要な大きさの水頭
差Ｈ1 とを設定し、水みちが発生するパイピング及びボ
イリングの発生水圧を確認する試験が行なわれる。
【０００５】
【本発明が解決しようとする課題】図４に示した従来の
三軸型パイピング試験方法及び装置は、ピストン５によ
る上載圧、及びセル液による供試体周側面への拘束圧を
加えた三軸応力状態を実現するが、この応力状態は厳密
には等方応力状態を実現するにすぎない。とりわけ供試
体周側面の拘束圧は、側方向ひずみを拘束する大きさの
圧力を加える、所謂Ｋ0 状態にはなっていないので、実
地盤の応力状態の下でのパイピング試験とは言えず、試
験結果の精度、信頼性に問題がある。
三軸型パイピング試験方法及び装置は、ピストン５によ
る上載圧、及びセル液による供試体周側面への拘束圧を
加えた三軸応力状態を実現するが、この応力状態は厳密
には等方応力状態を実現するにすぎない。とりわけ供試
体周側面の拘束圧は、側方向ひずみを拘束する大きさの
圧力を加える、所謂Ｋ0 状態にはなっていないので、実
地盤の応力状態の下でのパイピング試験とは言えず、試
験結果の精度、信頼性に問題がある。
【０００６】また、供試体４の上端は、ポーラスストー
ン２５を介して直接トップキャップ３と全面的に接触し
て上載圧を受ける構造なので、パイピングやボイリング
の発生が機械的な力で拘束を受け、パイピング特性、ボ
イリング特性を過少評価する可能性が高い。要するに、
パイピングの発生状況を直接目視で観察出来れば、前記
過少評価の虞はないのであるが、従来、可視化した試験
装置、試験方法がなく、この点が解決するべき課題にな
っている。
ン２５を介して直接トップキャップ３と全面的に接触し
て上載圧を受ける構造なので、パイピングやボイリング
の発生が機械的な力で拘束を受け、パイピング特性、ボ
イリング特性を過少評価する可能性が高い。要するに、
パイピングの発生状況を直接目視で観察出来れば、前記
過少評価の虞はないのであるが、従来、可視化した試験
装置、試験方法がなく、この点が解決するべき課題にな
っている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述した従来技術の課題
を解決するための手段として、この発明に係る可視化し
た三軸型パイピング試験装置は、図１〜図３に実施例を
示したように、三軸圧力容器の中で供試体のパイピング
試験を行なう試験装置において、 （イ） 供試体４の上下の端部を挟むペデスタル２とト
ップキャップ３とが圧力容器１内の略中心部の上下に配
置され、トップキャップ３は前記供試体４に上載圧を負
荷させるピストン５に取り付けられており、ペデスタル
２に供試体４の下端に脱気水を供給する給水管６が接続
され、トップキャップ３には供試体４を通過してきた水
を排除する排水管７が接続されている。 （ロ） 前記圧力容器１内の前記ペデスタル２及びトッ
プキャップ３で挟持された供試体４の外周位置に、上端
が圧力容器１内上部の加圧空間１０に開放され内径が比
較的に小さい内セル１１が設置され、この内セル１１内
に前記供試体４を水没させる程度に満たされたセル液１
２の液面変化を計測する水位センサー１３が設置されて
いる。 （ハ） 供試体４の上端とトップキャップ３との間に、
トップキャップ３の上載圧を供試体４に伝達するがボイ
リングは拘束しない構造のスペーサ１４が介在され、ペ
デスタル２には前記スペーサ１４の空所１４ａを通じて
供試体４の上端の挙動を撮影するテレビカメラ２７が設
置され、このテレビカメラ２７にモニター装置２６及び
写真撮影装置２８が接続されている。 （ニ） 前記給水管６を通じて供給する脱気水と、前記
排水管７を通じて排出される排水とに、パイピング試験
に必要な大きさの水頭差Ｈ1 とバックプレッシャーＨ0
が付与されること、をそれぞれ特徴とする。
を解決するための手段として、この発明に係る可視化し
た三軸型パイピング試験装置は、図１〜図３に実施例を
示したように、三軸圧力容器の中で供試体のパイピング
試験を行なう試験装置において、 （イ） 供試体４の上下の端部を挟むペデスタル２とト
ップキャップ３とが圧力容器１内の略中心部の上下に配
置され、トップキャップ３は前記供試体４に上載圧を負
荷させるピストン５に取り付けられており、ペデスタル
２に供試体４の下端に脱気水を供給する給水管６が接続
され、トップキャップ３には供試体４を通過してきた水
を排除する排水管７が接続されている。 （ロ） 前記圧力容器１内の前記ペデスタル２及びトッ
プキャップ３で挟持された供試体４の外周位置に、上端
が圧力容器１内上部の加圧空間１０に開放され内径が比
較的に小さい内セル１１が設置され、この内セル１１内
に前記供試体４を水没させる程度に満たされたセル液１
２の液面変化を計測する水位センサー１３が設置されて
いる。 （ハ） 供試体４の上端とトップキャップ３との間に、
トップキャップ３の上載圧を供試体４に伝達するがボイ
リングは拘束しない構造のスペーサ１４が介在され、ペ
デスタル２には前記スペーサ１４の空所１４ａを通じて
供試体４の上端の挙動を撮影するテレビカメラ２７が設
置され、このテレビカメラ２７にモニター装置２６及び
写真撮影装置２８が接続されている。 （ニ） 前記給水管６を通じて供給する脱気水と、前記
排水管７を通じて排出される排水とに、パイピング試験
に必要な大きさの水頭差Ｈ1 とバックプレッシャーＨ0
が付与されること、をそれぞれ特徴とする。
【０００８】また、第２の発明に係る可視化した三軸型
パイピング試験方法は、三軸応力が作用する条件下で供
試体のパイピング試験を行なう方法において、（ａ）
供試体４は、その外周面にゴム膜１５を被せてシールす
ること、（ｂ） 前記供試体４の軸方向の両端に原位置
地盤と等しい大きさの上載圧を加え、周側面に側方向ひ
ずみを拘束する大きさの圧力を加えること、（ｃ） 供
試体４に上載圧を加える部材３と供試体４の端部との間
に、上載圧は伝達するがボイリングは拘束しない構造の
スペーサ１４を介在させると共に前記上載圧を加える部
材３に供試体４の上端の挙動を撮影するテレビカメラ２
７を設置すること、（ｄ） 供試体４の軸方向に通過さ
せる水は、脱気水又は気泡を消し供試体４の飽和度を１
００％近くまで上げるバックプレッシャーをかけた水を
使用し、該水の供給圧力と排水圧力とにはパイピング試
験に必要な大きさの水頭差Ｈ1 を付与してパイピング試
験を行ない、試験状況をモニター装置２６の画面を通じ
て直接供試体４の上端の挙動を観察し必要に応じて写真
撮影すること、をそれぞれ特徴とする。
パイピング試験方法は、三軸応力が作用する条件下で供
試体のパイピング試験を行なう方法において、（ａ）
供試体４は、その外周面にゴム膜１５を被せてシールす
ること、（ｂ） 前記供試体４の軸方向の両端に原位置
地盤と等しい大きさの上載圧を加え、周側面に側方向ひ
ずみを拘束する大きさの圧力を加えること、（ｃ） 供
試体４に上載圧を加える部材３と供試体４の端部との間
に、上載圧は伝達するがボイリングは拘束しない構造の
スペーサ１４を介在させると共に前記上載圧を加える部
材３に供試体４の上端の挙動を撮影するテレビカメラ２
７を設置すること、（ｄ） 供試体４の軸方向に通過さ
せる水は、脱気水又は気泡を消し供試体４の飽和度を１
００％近くまで上げるバックプレッシャーをかけた水を
使用し、該水の供給圧力と排水圧力とにはパイピング試
験に必要な大きさの水頭差Ｈ1 を付与してパイピング試
験を行ない、試験状況をモニター装置２６の画面を通じ
て直接供試体４の上端の挙動を観察し必要に応じて写真
撮影すること、をそれぞれ特徴とする。
【０００９】
【作用】供試体４の軸方向に実地盤と等しい上載圧を加
え、周側面には側方向ひずみを拘束する大きさの圧力を
加えてＫ0 状態とするので、実地盤の応力状態を再現し
たパイピング試験が行なえる。しかも、水が通過する供
試体上端のパイピング又はボイリングの発生は、スペー
サ１４の存在によって拘束を受けないので、供試体４の
パイピング特性あるいはボイリング特性を妨げられな
い。さらにパイピング、ボイリングの発生状況、臨界的
挙動などは直接モニター装置２６のテレビ画面で目視観
察できるし、必要に応じて写真撮影も行なえる。
え、周側面には側方向ひずみを拘束する大きさの圧力を
加えてＫ0 状態とするので、実地盤の応力状態を再現し
たパイピング試験が行なえる。しかも、水が通過する供
試体上端のパイピング又はボイリングの発生は、スペー
サ１４の存在によって拘束を受けないので、供試体４の
パイピング特性あるいはボイリング特性を妨げられな
い。さらにパイピング、ボイリングの発生状況、臨界的
挙動などは直接モニター装置２６のテレビ画面で目視観
察できるし、必要に応じて写真撮影も行なえる。
【００１０】
【実施例】次に、図１〜図３に示した本発明の実施例を
説明する。図１に示した三軸型パイピング試験装置も、
上盤１６と下盤１７及び外セルとで構成された圧力容器
１内の略中心部の上下に、供試体４の上下の端部を挟む
ペデスタル２とトップキャップ３が配置されている。ペ
デスタル２は下盤１７に固定され、トップキャップ３は
供試体４に上載圧を加えるピストン５に取付けられてい
る。ペデスタル２及びトップキャップ３は、各々ポーラ
スストーン２５を介して供試体４を挟持する構成とされ
ている。ペデスタル２には、前記ポーラスストーン２５
を介して供試体４の下端に脱気水を供給する給水管６が
接続されている。また、トップキャップ３には、前記ポ
ーラスストーン２５を通じて供試体４を軸方向に通過し
てきた水を排除する排水管７が接続されている。
説明する。図１に示した三軸型パイピング試験装置も、
上盤１６と下盤１７及び外セルとで構成された圧力容器
１内の略中心部の上下に、供試体４の上下の端部を挟む
ペデスタル２とトップキャップ３が配置されている。ペ
デスタル２は下盤１７に固定され、トップキャップ３は
供試体４に上載圧を加えるピストン５に取付けられてい
る。ペデスタル２及びトップキャップ３は、各々ポーラ
スストーン２５を介して供試体４を挟持する構成とされ
ている。ペデスタル２には、前記ポーラスストーン２５
を介して供試体４の下端に脱気水を供給する給水管６が
接続されている。また、トップキャップ３には、前記ポ
ーラスストーン２５を通じて供試体４を軸方向に通過し
てきた水を排除する排水管７が接続されている。
【００１１】圧力容器１内において、前記ペデスタル２
及びトップキャップ３、あるいはこれらで挟持された供
試体４の外周位置に、上端を圧力容器１内の加圧空間１
０に開放され内径が必要最小限度に小さく透明な内セル
１１が設置されている。かくして圧力容器１内は二重管
構造に構成され、各々の室に水又は不凍液の如きセル液
１２が収容されている。特に、内セル１１内には、供試
体４を完全に水没させる程度の水位までセル液１２が満
たされている。そして、該内セル１１の上部に、図２に
詳示したように計器ハウジング１８を設け、水位センサ
ー１３が設置されている。即ち、計器ハウジング１８の
下底にギャップセンサー１９が設置され、その真っ直ぐ
上方のセル液液面上にフロート２０が浮かべられ、フロ
ート２０の上下変位（ギャップの大小）をギャップセン
サー１９に発生する誘導電圧の変化（大きさ）としてリ
アルタイムに電気値として計測する。
及びトップキャップ３、あるいはこれらで挟持された供
試体４の外周位置に、上端を圧力容器１内の加圧空間１
０に開放され内径が必要最小限度に小さく透明な内セル
１１が設置されている。かくして圧力容器１内は二重管
構造に構成され、各々の室に水又は不凍液の如きセル液
１２が収容されている。特に、内セル１１内には、供試
体４を完全に水没させる程度の水位までセル液１２が満
たされている。そして、該内セル１１の上部に、図２に
詳示したように計器ハウジング１８を設け、水位センサ
ー１３が設置されている。即ち、計器ハウジング１８の
下底にギャップセンサー１９が設置され、その真っ直ぐ
上方のセル液液面上にフロート２０が浮かべられ、フロ
ート２０の上下変位（ギャップの大小）をギャップセン
サー１９に発生する誘導電圧の変化（大きさ）としてリ
アルタイムに電気値として計測する。
【００１２】要するに、この三軸型パイピング装置は、
ピストン５により実地盤と等しい上載圧を供試体４に作
用させる。また、中央制御装置２１により調整された空
気圧２２を圧力容器１内の加圧空間１０に作用させ、ひ
いては内セル１１内のセル液１２を通じて供試体４の周
側面に側方向ひずみを拘束する大きさの圧力を作用させ
てＫ0 状態とする。つまり、供試体４の側方向ひずみの
発生は、内セル１１内のセル液１２の液面変化として水
位センサー１３で把握し、その計測値が入力された中央
制御装置２１の演算処理により加圧空間１０内の空気圧
２２の大きさを調整して実地盤の応力状態と等しいＫ0
状態が実現されるのである。
ピストン５により実地盤と等しい上載圧を供試体４に作
用させる。また、中央制御装置２１により調整された空
気圧２２を圧力容器１内の加圧空間１０に作用させ、ひ
いては内セル１１内のセル液１２を通じて供試体４の周
側面に側方向ひずみを拘束する大きさの圧力を作用させ
てＫ0 状態とする。つまり、供試体４の側方向ひずみの
発生は、内セル１１内のセル液１２の液面変化として水
位センサー１３で把握し、その計測値が入力された中央
制御装置２１の演算処理により加圧空間１０内の空気圧
２２の大きさを調整して実地盤の応力状態と等しいＫ0
状態が実現されるのである。
【００１３】この試験に使用する供試体４は、不攪乱試
料から作る。従来、実地盤から乱されない不攪乱試料を
採取する方法としては、ブロックサンプリング法、チュ
ーブサンプリング法、凍結サンプリング法などが知ら
れ、実施されている。供試体４は、前記いずれかの方法
で採取した不攪乱試料を適当な大きさ（直径７cm、軸方
向長さ１０ｍぐらい）の円柱形ピースに切り出し、その
外周面にゴム膜１５を被せることによってシールし形成
される。なお、不攪乱試料から円柱形ピースを切り出す
要領として、実地盤における土層構成の境界層と並行な
向きに軸線を持つ円柱形ピースを切り出して供試体４を
作ると、前記境界層に沿うパイピング特性の試験を行な
えることになって極めて有意義である。
料から作る。従来、実地盤から乱されない不攪乱試料を
採取する方法としては、ブロックサンプリング法、チュ
ーブサンプリング法、凍結サンプリング法などが知ら
れ、実施されている。供試体４は、前記いずれかの方法
で採取した不攪乱試料を適当な大きさ（直径７cm、軸方
向長さ１０ｍぐらい）の円柱形ピースに切り出し、その
外周面にゴム膜１５を被せることによってシールし形成
される。なお、不攪乱試料から円柱形ピースを切り出す
要領として、実地盤における土層構成の境界層と並行な
向きに軸線を持つ円柱形ピースを切り出して供試体４を
作ると、前記境界層に沿うパイピング特性の試験を行な
えることになって極めて有意義である。
【００１４】本発明の場合、上記のようにして作った供
試体４は、図３に詳示したように、該供試体４の上端と
トップキャップ３との間に、トップキャップ３からの上
載圧を供試体４に伝えるが供試体上端のパイピング又は
ボイリングを妨げない、リング状のスペーサ１４を介在
させたことを特徴としている。このリング状のスペーサ
１４は、透明なアクリル樹脂で形成され、厚さを５mm、
外径は７０mm、内径が５０mmぐらいに形成されている。
もっとも、スペーサ１４は、前述した上載圧を伝達し、
ボイリングを妨げない構成であればよいので、井桁構造
や格子構造、又は幾重かの同心円リング構造や格子構造
のものを同様に使用可能である。
試体４は、図３に詳示したように、該供試体４の上端と
トップキャップ３との間に、トップキャップ３からの上
載圧を供試体４に伝えるが供試体上端のパイピング又は
ボイリングを妨げない、リング状のスペーサ１４を介在
させたことを特徴としている。このリング状のスペーサ
１４は、透明なアクリル樹脂で形成され、厚さを５mm、
外径は７０mm、内径が５０mmぐらいに形成されている。
もっとも、スペーサ１４は、前述した上載圧を伝達し、
ボイリングを妨げない構成であればよいので、井桁構造
や格子構造、又は幾重かの同心円リング構造や格子構造
のものを同様に使用可能である。
【００１５】本発明の次の特徴は、図３に示したよう
に、前記トップキャップ３及びポーラスストーン２５の
側に、前記スペーサ１４の空所１４ａを通じて供試体４
の上端の挙動を直接撮影可能な態様でテレビカメラ２５
が設置され、該テレビカメラ２５は外のモニター装置２
６及び写真撮影装置２８と接続されていることである。
従って、上記構成の三軸型パイピング試験装置は、供試
体４の上端が上記スペーサ１４を介しトップキャップ３
に挟持され、かつ上述したように実地盤応力状態に等し
い上載圧と側方向ひずみを拘束するＫ0 状態による三軸
応力状態を実現した上で、給水管６と排水管７との間に
パイピング試験に必要な大きさの水頭差Ｈ1 を付与して
パイピング試験が行なわれる。パイピングあるいはボイ
リングが発生する水頭差Ｈ1 の確認がモニター装置２６
の画面を通じて直接目視による観察が行なわれる。必要
に応じて写真撮影をして記録もされる。内セル１１及び
ゴム膜１５を透明材で形成すると、パイピング特性ある
いはボイリング特性を外部から覗いて目視確認すること
も可能になる。パイピング試験に使用する水が完全な脱
気水でない場合は、前記の水頭差Ｈ1 は、水中の気泡を
消して供試体４の飽和度を１００％近くまで上げるのに
必要なバックプレッシャーを包含した大きさとされる
（図４参照）。
に、前記トップキャップ３及びポーラスストーン２５の
側に、前記スペーサ１４の空所１４ａを通じて供試体４
の上端の挙動を直接撮影可能な態様でテレビカメラ２５
が設置され、該テレビカメラ２５は外のモニター装置２
６及び写真撮影装置２８と接続されていることである。
従って、上記構成の三軸型パイピング試験装置は、供試
体４の上端が上記スペーサ１４を介しトップキャップ３
に挟持され、かつ上述したように実地盤応力状態に等し
い上載圧と側方向ひずみを拘束するＫ0 状態による三軸
応力状態を実現した上で、給水管６と排水管７との間に
パイピング試験に必要な大きさの水頭差Ｈ1 を付与して
パイピング試験が行なわれる。パイピングあるいはボイ
リングが発生する水頭差Ｈ1 の確認がモニター装置２６
の画面を通じて直接目視による観察が行なわれる。必要
に応じて写真撮影をして記録もされる。内セル１１及び
ゴム膜１５を透明材で形成すると、パイピング特性ある
いはボイリング特性を外部から覗いて目視確認すること
も可能になる。パイピング試験に使用する水が完全な脱
気水でない場合は、前記の水頭差Ｈ1 は、水中の気泡を
消して供試体４の飽和度を１００％近くまで上げるのに
必要なバックプレッシャーを包含した大きさとされる
（図４参照）。
【００１６】
【本発明が奏する効果】本発明に係る可視化した三軸型
パイピング試験装置及び試験方法によれば、実地盤に即
した条件下での試験が行なわれ、その試験結果を容易に
精度良く得られ、パイピング特性あるいはボイリング特
性を高い信頼性のもとに確認評価できると共に、パイピ
ングやボイリングの発生状況をモニター装置２６の画面
で直接観察できるほか、写真撮影装置２８により写真を
撮って記録できるので、確認、評価を誤解する虞がな
く、地盤調査の実効性を大いに高らしめるのである。
パイピング試験装置及び試験方法によれば、実地盤に即
した条件下での試験が行なわれ、その試験結果を容易に
精度良く得られ、パイピング特性あるいはボイリング特
性を高い信頼性のもとに確認評価できると共に、パイピ
ングやボイリングの発生状況をモニター装置２６の画面
で直接観察できるほか、写真撮影装置２８により写真を
撮って記録できるので、確認、評価を誤解する虞がな
く、地盤調査の実効性を大いに高らしめるのである。
【図１】本発明に係る三軸型パイピング試験装置の全体
図である。
図である。
【図２】内セルの水位センサー部分を拡大して示した断
面図である。
面図である。
【図３】供試体とスペーサ及びトップキャップ及びテレ
ビカメラの関係を詳示した断面図である。
ビカメラの関係を詳示した断面図である。
【図４】従来のパイピング試験装置の全体図である。
４ 供試体 ２ ペデスタル ３ トップキャップ １ 圧力容器 ５ ピストン ６ 給水管 ７ 排水管 １０ 加圧空間 １１ 内セル １２ セル液 １３ 水位センサー １４ スペーサ Ｈ 水頭差 ２５ テレビカメラ ２６ モニターテレビ １５ ゴム膜
フロントページの続き (72)発明者 阿部 秋男 茨城県つくば市梅園二丁目１番12号 株式 会社東京ソイルリサーチつくば事務所内 (72)発明者 福元 俊一 東京都目黒区東が丘二丁目11番16号 株式 会社東京ソイルリサーチ内 (72)発明者 坂口 修司 東京都中央区銀座八丁目21番１号 株式会 社竹中土木内 (72)発明者 森嶋 章 東京都中央区銀座八丁目21番１号 株式会 社竹中土木内 (72)発明者 高橋 三津彦 東京都中央区銀座八丁目21番１号 株式会 社竹中土木内 (72)発明者 畑中 宗憲 東京都江東区南砂二丁目５番14号 株式会 社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 鈴木 善雄 東京都江東区南砂二丁目５番14号 株式会 社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 内田 明彦 東京都江東区南砂二丁目５番14号 株式会 社竹中工務店技術研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】三軸圧力容器の中で供試体のパイピング試
験を行なう試験装置において、（イ） 供試体の上下の
端部を挟むペデスタルとトップキャップは圧力容器内の
略中心部の上下に配置され、トップキャップは前記供試
体に上載圧を負荷させるピストンに取り付けられてお
り、ペデスタルには供試体の下端に脱気水を供給する給
水管が接続され、トップキャップには供試体を通過して
きた水を排除する排水管が接続されていること、（ロ）
前記圧力容器内の前記ペデスタル及びトップキャップ
で挟持された供試体の外周位置には、上端が圧力容器内
上部の加圧空間に開放され内径が比較的に小さい内セル
が設置され、この内セル内に前記供試体を水没させる程
度に満たされたセル液の液面変化を計測する水位センサ
ーが設置されていること、（ハ） 供試体の上端とトッ
プキャップとの間に、トップキャップの上載圧を供試体
に伝達するがボイリングは拘束しない構造のスペーサが
介在され、ペデスタルには前記スペーサの空所を通じて
供試体の上端の挙動を撮影するテレビカメラが設置さ
れ、このテレビカメラにモニター装置及び写真撮影装置
が接続されていること、（ニ） 前記給水管を通じて供
給する脱気水と、前記排水管を通じて排出される排水と
には、パイピング試験に必要な大きさの水頭差が付与さ
れること、をそれぞれ特徴とする、可視化した三軸型パ
イピング試験装置。 - 【請求項２】三軸圧力が作用する条件下で供試体のパイ
ピング試験を行なう方法において、（ａ） 供試体は、
その外周面にゴム膜を被せてシールすること、（ｂ）
前記供試体の軸方向の両端には原位置地盤と等しい大き
さの上載圧を加え、周側面に側方向ひずみを拘束する大
きさの圧力を加えること、（ｃ） 供試体に上載圧を加
える部材と供試体の端部との間に、上載圧は伝達するが
ボイリングは拘束しない構造のスペーサを介在させると
共に前記上載圧を加える部材に供試体の上端の挙動を撮
影するテレビカメラを設置すること、（ｄ） 供試体の
軸方向に通過させる水は、脱気水又はバックプレッシャ
ーをかけて空気泡を消した水を使用し、該水の供給圧力
と排水圧力とにはパイピング試験に必要な大きさの水頭
差を付与してパイピング試験を行ない、その間テレビ画
面を通じて直接供試体の上端の挙動を観察すること、を
それぞれ特徴とする、可視化した三軸型パイピング試験
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01751292A JP3210923B2 (ja) | 1992-02-03 | 1992-02-03 | 可視化した三軸型パイピング試験装置及び試験方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05215747A true JPH05215747A (ja) | 1993-08-24 |
| JP3210923B2 JP3210923B2 (ja) | 2001-09-25 |
Family
ID=11946023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP01751292A Expired - Fee Related JP3210923B2 (ja) | 1992-02-03 | 1992-02-03 | 可視化した三軸型パイピング試験装置及び試験方法 |
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| JP (1) | JP3210923B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| CN109030144A (zh) * | 2018-07-18 | 2018-12-18 | 中国长江三峡集团有限公司 | 一种松散体水下板结规律模拟试验装置及方法 |
| CN110220835A (zh) * | 2019-07-17 | 2019-09-10 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种原位应力下多孔介质渗流可视化装置及参数计算方法 |
| CN112113891A (zh) * | 2020-08-27 | 2020-12-22 | 盐城工学院 | 嵌套式周向入渗角度可调的破碎岩石渗透仪 |
| CN112630407A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-04-09 | 同济大学 | 水合物储层渗流出砂微观可视化模拟实验装置及方法 |
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| CN116203211A (zh) * | 2023-01-06 | 2023-06-02 | 哈尔滨工业大学（深圳） | 一种适用于带导管式橡皮膜的承膜筒装置及应用方法 |
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1992
- 1992-02-03 JP JP01751292A patent/JP3210923B2/ja not_active Expired - Fee Related
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