(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023042154
(43)【公開日】2023-03-27
(54)【発明の名称】透水試験装置
(51)【国際特許分類】
E02D 1/00 20060101AFI20230317BHJP
【ＦＩ】
E02D1/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021149302
(22)【出願日】2021-09-14
(71)【出願人】
【識別番号】512309967
【氏名又は名称】久保 慶徳
(74)【代理人】
【識別番号】100092875
【弁理士】
【氏名又は名称】白川 孝治
(72)【発明者】
【氏名】久保 慶徳
【テーマコード（参考）】
2D043
【Ｆターム（参考）】
2D043AA05
2D043BB00
(57)【要約】
【課題】１基の透水試験装置で、低透水性地盤から中高透水性地盤までの透水係数の測定を可能とする。
【解決手段】
透水試験装置における測定水注水用の気密水槽を、径を異にする内外二重の筒体を用いて外側の筒体と内側の筒体との間に位置する容積の小さい第１の気密水槽、内側の筒体内に位置する容積の大きい第２の気密水槽との２組の気密水槽に構成すると共に、外側の筒体の下部および内側の筒体の下部にそれぞれ空気流入用及び注水用の開口を設け、内側の筒体の下部の空気流入用及び注水用の開口を介して第２の気密水槽を第１の気密水槽に連通させることにより、第１の気密水槽を主とした低透水地盤における透水係数の測定および第１、第２の気密水槽を組み合わせた中高透水性地盤における透水係数の測定を可能にした。
【選択図】 図３
【解決手段】
透水試験装置における測定水注水用の気密水槽を、径を異にする内外二重の筒体を用いて外側の筒体と内側の筒体との間に位置する容積の小さい第１の気密水槽、内側の筒体内に位置する容積の大きい第２の気密水槽との２組の気密水槽に構成すると共に、外側の筒体の下部および内側の筒体の下部にそれぞれ空気流入用及び注水用の開口を設け、内側の筒体の下部の空気流入用及び注水用の開口を介して第２の気密水槽を第１の気密水槽に連通させることにより、第１の気密水槽を主とした低透水地盤における透水係数の測定および第１、第２の気密水槽を組み合わせた中高透水性地盤における透水係数の測定を可能にした。
【選択図】 図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
測定用の水が溜められた注水用の気密水槽と、気密水槽の下部に設けられた空気流入用及び注水用の開口とからなり、空気流入用及び注水用の開口を備えた気密水槽の下部を所定量の試験水を貯留した地盤側の試験孔内に沈め、空気流入用及び注水用の開口をマリオットサイフォン式の定水位保持管および注水管として機能させ、気密水槽内の水位量の減少から対象となる地盤の透水性を測定するようにしてなる透水試験装置であって、気密水槽を、径を異にする内外二重の筒体を用いて外側の筒体と内側の筒体との間に位置する容積の小さい第１の気密水槽と内側の筒体内に位置する容積の大きい第２の気密水槽との２組の気密水槽に構成すると共に、外側の筒体の下部および内側の筒体の下部にそれぞれ空気流入用及び注水用の開口を設け、内側の筒体の空気流入用及び注水用の開口を介して第２の気密水槽を第１の気密水槽に連通させることにより、第１の気密水槽を主とした低透水地盤における透水係数の測定および第１、第２の気密水槽を組み合わせた中高透水性地盤における透水係数の測定を可能にしたことを特徴とする透水試験装置。
【請求項2】
外側の筒体の下部及び内側の筒体の下部にそれぞれ設けられる空気流入用及び注水用の開口は、それぞれ空気流入専用の開口と注水専用の開口に分離されており、空気流入用の開口は注水用の開口よりも所定の高さ高い位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載の透水試験装置。
【請求項3】
外側の筒体の下部に設けられている空気流入用および注水用の開口と内側の筒体の下部に設けられている空気流入用および注水用の開口は、相互に周方向の位置を異にして設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の透水試験装置。
【請求項4】
外側の筒体の下部外周の空気流入口付近に位置して、同外側の筒体の下部外周面との間に表面張力が小さく水位上昇度が大きくなる毛細管スペースを設けたことを特徴とする請求項１，２又は３記載の透水試験装置。
【請求項5】
筒体構造に形成された透水試験装置本体を高さ調節可能な所定の吊り下げ手段を介して試験孔の上部に吊り下げて設置するようにしたことを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の透水試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願発明は、透水性を異にする各種地盤の透水性を効率良く測定できるようにした透水試験装置の構成に関するものである。
【背景技術】
【0002】
ため池堤防や河川堤防などの盛土構造物（堤体）には、その重要な機能の一つとして、水位変動と降雨時の雨水の浸透に対する安全性が要求される。この水理学的な安全性を支配するのは地盤の透水性であり、これを適切に管理し検査するためには、当該地盤の透水性を、簡便に、精度よく測定できる透水試験装置が必要となる。
【0003】
最近では、このような透水試験装置として、装置本体となる円筒体よりなる気密水槽と、該気密水槽の上端側に設けられたシール可能な給水口と、上記気密水槽の下端側に設けられたシール可能な開口とからなり、同構成の気密水槽の下端部を所定量の水を貯留した地盤側試験孔内に直に設置し、上記気密水槽下端側の開口をマリオットサイフォン式の定水位保持管および注水管として機能させることにより、上記試験孔を設けた地盤の透水性に応じて上記気密水槽内の水位量を減少させ、同水位量の減少度合から透水性を測定するようにしたものが提供されている（例えば特許文献１を参照）。
【0004】
このような装置によると、試験孔内の水が気密水槽下端側の開口部上端以上に満たされている水位状態では、当該開口部は水によって完全に塞がれており、気密水槽内に空気は流入せず、開口部から試験孔内に気密水槽からの水も注水されない。
【0005】
しかし、同状態から試験孔を介して徐々に地盤側に水が浸透してゆくと、それに応じて試験孔内の水位が下がり、やがて開口部上端側が外気に開放されるようになる。すると、開口部上端側を介して気密水槽内に空気が気泡状態で流入し、その流入量に応じて開口部下端側から気密水槽内の水が流出し、試験孔内に注水される。そして、同注水量が浸透量以上の所定の量になると、再び試験孔内の水位が上昇して開口部上端側を塞ぎ、同開口部上端側が塞がれた段階で定水位状態を維持する。
【0006】
つまり、同装置では、気密水槽を形成する円筒体構造の装置本体が直接試験孔内に設置され、同装置下端側の開口部（壁面開口）が従来のマリオットサイフォン式原位置透水試験装置（特許文献２を参照）の定水位保持管および注水管として機能する。したがって、従来のマリオットサイフォン式原位置透水試験装置のような長尺の定水位保持管や注水管が不要となる。また、気密水槽自体の構造も簡素化することができる。
【0007】
その結果、同装置では、透水試験装置そのものが基本的に小径の１本の円筒体で構成されることになり、大きくコストが低減される。また、持ち運びも便利で、それを対象地盤の試験孔内に挿入し、同試験孔内に充填した砕石上等に水平に設置しさえすれば足りるから、測定作業も容易になる。気密水槽内の水位の減少も装置本体を形成する円筒体を透明にし、同円筒体に目盛を付けることにより容易に読み取ることができる。
【0008】
しかし、この透水試験装置の場合、装置本体である円筒体構造の気密水槽が１本であり、対象地盤の透水性如何に関係なく、常に１本の気密水槽内全体に測定用の水を溜めて、透水試験がなされる。したがって、通常、同気密水槽の筒体容積は、砂礫層など透水性の高い高透水性地盤に対応した大きな容積に設定されている。
【0009】
このため、同装置を用いて、例えば粘土層など極めて透水性の低い地盤（低透水性ないし不透水性地盤）の透水性を測定しようとすると、試験孔内の水の地盤内への浸透が非常に遅いために、気密水槽内の水位の低下量が極めて少なく、測定に極めて長い時間（数時間～数日）がかかる問題がある。
【0010】
そこで、このような不透水性地盤をも含めた対象地盤の透水性の相違に応じて、適正な測定時間を実現しようとする場合、一つの方法として、たとえば大、中、小と個別に容積（測定水量）が異なる３本の気密水槽を準備し、それらを用いて低透水性地盤用、中透水性地盤用、高透水性地盤用と透水係数の測定領域が異なる３タイプの透水試験装置を構成することが考えられる。
【0011】
しかし、そのようにした場合、地質調査会社などは、それら３タイプの透水試験装置をそれぞれ購入しなければならず、非常に経費負担が大きい。また、測定作業に際し、最初から測定対象地盤の透水係数レベルが分かっているわけではないので、どのタイプの透水試験装置を用いて測定すれば良いかは判明せず（選択できず）、結局全タイプの透水試験装置を持参して測定しなければならないので、測定作業を煩雑にするだけで何ら測定時間を短縮することにはならない。また、複数基の透水試験装置は、非使用時の保管場所にも制約を伴う。
【0012】
そこで、本願発明者は、1本の円筒体構造の気密水槽内に半円弧状の仕切り壁を設け、同円弧状の仕切り壁を介して容積の異なる大小２種の気密水槽を形成し、それぞれの下端側外周壁に上記同様の定水位保持管および注水管として機能する開口を設け、大容積の気密水槽を中高透水性地盤用、小容積の気密水槽を低透水性地盤用に使い分けることができるようにしたマリオットサイフォン式の原位置透水試験装置を提案した（例えば特許文献３を参照）。
【0013】
このような構成によれば、一応１基の透水試験装置で、低透水性地盤、中高透水性地盤各々の透水性を適切に測定することができるので、上記複数基の透水試験装置を必要とすることに関連する問題は解決される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0014】
【特許文献1】特開２０１２－１２７６７３号公報
【特許文献2】特開２０１０－１６３８０１号公報
【特許文献3】特開２０１５－４５５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0015】
しかし、上記特許文献３の透水試験装置の場合、容積の異なる２種の気密水槽は構造的には一体であるとしても、測定機能としてはそれぞれ完全に独立しており、気密水槽同士も相互に連通する形で使用されるようにはなっていない。したがって、測定に際しては、大小２種の気密水槽それぞれを用いて個別に測定することが必要であり、決して何れか一方のみを選択して測定できるわけではない。もちろん、最初に大容積の気密水槽を用いて測定したところ、当該測定対象地盤が運良く中高透水性地盤であったとか、最初に小容積の気密水槽を用いて測定したところ、当該測定対象地盤が運良く低透水性地盤であったということは有り得るが、しかし、それは偶々の問題であり、同じ確率で逆もあることである。
【0016】
したがって、基本的には個別に２回測定することを前提としなければならず、上記複数基の透水試験装置を用いる場合と同様の測定作業の煩雑さがあり、必ずしも測定時間の短縮になっていない。
【0017】
また、上記特許文献３の透水試験装置の場合、まず中高透水性地盤用の気密水槽の容積はそれ単独で対応できるように十分に大きなものとしなければならず、それにさらに低透水性地盤用の気密水槽の容積が加わるので、その分気密水槽全体の大きさ（気密水槽を形成する円筒体の直径）が大きくなる。その結果、装置本体の大型化を招き、運搬性、測定時の操作性の悪化を招いていた。
【0018】
また、上記特許文献３の透水試験装置の場合、上記特許文献１の透水試験装置の場合と同様に定水位状態の判定は、あくまでも試験孔内の水位で確認しなければならない。しかも、それは同水位が上述した気密水槽下端側の空気流入及び注水兼用の開口部の上端位置にあるか否かで判定しなければならない。しかし、試験孔内の水位は地盤表面よりも所定寸法（例えば５ｃｍほど）下方にあり、水平方向に見ることができない。また、水は透明である。したがって、試験孔内の水位面が開口部の上端位置に来ていることを判断するのは必ずしも容易ではない。
【0019】
また、開口部の設置位置に関し、大容積の気密水槽の場合は、上記空気流入及び注水兼用の開口部が小容積の気密水槽対応部を除く周方向に広い範囲で複数組設けられているので、比較的に見やすいが、小容積の気密水槽の場合は、当該開口部が大容積の気密水槽の周壁の一部に1個しか設けられていないので、反対側からは全く見ることができない。したがって、定水位状態の判断はより容易でない。
【0020】
これら定水位状態の判断のしにくさ、見づらさは、結果として透水係数測定データの精度を悪化させる原因となっていた。
【0021】
さらに、装置本体の試験孔への設置に関し、上記特許文献のものでは、試験孔内に多数の砕石を敷き詰めてフラットな装置本体の設置面を形成し、同設置面上に水準器を使って鉛直に立設する構成を採用しているが、試験孔内に多数の砕石を敷き詰めて装置本体の設置面を形成するのは必ずしも容易でなく、それら砕石は測定終了後に再び除去しなければならない。設置面上に水準器を使って鉛直に立設するのも面倒な作業である。
【0022】
本願発明は、このような課題を解決するためになされたもので、透水試験装置における測定水注水用の気密水槽を、径を異にする内外二重の筒体を用いて外側の筒体と内側の筒体との間に位置する容積の小さい第１の気密水槽と内側の筒体内に位置する容積の大きい第２の気密水槽との２組の気密水槽に構成すると共に、外側の筒体の下部および内側の筒体の下部にそれぞれ空気流入用及び注水用の開口を設け、内側の筒体下部の空気流入用及び注水用の開口を介して第２の気密水槽を第１の気密水槽に連通させ、第１の気密水槽を中心とした低透水性地盤における透水係数の測定および第１の気密水槽に第２の気密水槽を組み合わせた中高透水性地盤における透水係数の測定のそれぞれを可能にした透水試験装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0023】
本願発明は、そのために、次のような有効な課題解決手段を備えて構成されている。
【0024】
（１）請求項１の発明の課題解決手段
この発明の課題解決手段は、測定用の水が溜められた注水用の気密水槽と、気密水槽の下部に設けられた空気流入用及び注水用の開口とからなり、空気流入用及び注水用の開口を備えた気密水槽の下部を所定量の試験水を貯留した地盤側の試験孔内に沈め、空気流入用及び注水用の開口をマリオットサイフォン式の定水位保持管および注水管として機能させ、気密水槽内の水位量の減少から対象となる地盤の透水性を測定するようにしてなる透水試験装置であって、気密水槽を、径を異にする内外二重の筒体を用いて外側の筒体と内側の筒体との間に位置する容積の小さい第１の気密水槽と内側の筒体内に位置する容積の大きい第２の気密水槽との２組の気密水槽に構成すると共に、外側の筒体の下部および内側の筒体の下部にそれぞれ空気流入用及び注水用の開口を設け、内側の筒体の空気流入用及び注水用の開口を介して第２の気密水槽を第１の気密水槽に連通させ、第１の気密水槽を中心とした低透水性地盤における透水係数の測定および第１の気密水槽に第２の気密水槽を組み合わせた中高透水性地盤における透水係数の測定のそれぞれを可能にしたことを特徴としている。
この発明の課題解決手段は、測定用の水が溜められた注水用の気密水槽と、気密水槽の下部に設けられた空気流入用及び注水用の開口とからなり、空気流入用及び注水用の開口を備えた気密水槽の下部を所定量の試験水を貯留した地盤側の試験孔内に沈め、空気流入用及び注水用の開口をマリオットサイフォン式の定水位保持管および注水管として機能させ、気密水槽内の水位量の減少から対象となる地盤の透水性を測定するようにしてなる透水試験装置であって、気密水槽を、径を異にする内外二重の筒体を用いて外側の筒体と内側の筒体との間に位置する容積の小さい第１の気密水槽と内側の筒体内に位置する容積の大きい第２の気密水槽との２組の気密水槽に構成すると共に、外側の筒体の下部および内側の筒体の下部にそれぞれ空気流入用及び注水用の開口を設け、内側の筒体の空気流入用及び注水用の開口を介して第２の気密水槽を第１の気密水槽に連通させ、第１の気密水槽を中心とした低透水性地盤における透水係数の測定および第１の気密水槽に第２の気密水槽を組み合わせた中高透水性地盤における透水係数の測定のそれぞれを可能にしたことを特徴としている。
【0025】
この発明の課題解決手段では、まず測定用の水が溜められる注水用の気密水槽が、径を異にする内外二重の筒体により外側の筒体と内側の筒体との間に位置する容積の小さい第１の気密水槽と内側の筒体内に位置する容積の大きい第２の気密水槽との内外２組の気密水槽に構成されている。そして、外側の筒体の下部と内側の筒体の下部にそれぞれ空気流入用及び注水用の開口が設けられており、内側の筒体の下部の空気流入用及び注水用の開口を介して第１、第２の内外２組の気密水槽は相互に連通している。
【0026】
したがって、当該透水試験装置が透水係数の不明な所定の測定地盤の試験孔に対して設置された場合、同試験孔を介して測定地盤中への試験水の浸透が始まる。そして、その浸透量が所定量以上になると、試験孔内の試験水の水位が外側の筒体下部の空気流入用の開口位置より下方に低下する。すると、同外側の筒体下部の空気流入用の開口が大気に開放され、同空気流入用の開口から容積の小さい第１の気密水槽内に空気が流入し、気泡となって上昇する。それに対応して第１の気密水槽内頂部の負圧が低下し、同低下量に対応した量の測定水が外側の筒体下部の注水用の開口から流出し、試験孔内に注水される。これにより再び試験孔内の試験水の水位が上昇し、やがて外側の筒体下部の空気流入用の開口が試験孔内の試験水によって塞がれ、空気の流入、それによる気泡の上昇はなくなり、試験孔への注水も停止される。これにより、試験孔内の試験水の水位が再び元の定水位状態に復帰する一方、第１の気密水槽内における測定水の水位が上記試験孔内への注水量だけ低下する。そこで、その低下度合（測定時間の経過とその間における測定水の減少量）から、当該測定地盤の透水係数を測定する。
【0027】
第１の気密水槽内の水位の低下は、たとえば外側の筒体外周に水量目盛を設けることにより読み取られるが、この発明の課題解決手段の場合、第１の気密水槽の容積（断面積）自体が十分に小さく形成されており、かつその水槽部分が外側の筒体と内側の筒体との間に位置して肉薄のリング構造に形成されていることから、水位の変化が大きく、試験孔内に注水された測定水の量（減少量）が相対的に大きな低下スパンで示される。したがって、試験孔を形成した測定地盤が単位時間当たりの透水量が少ない、透水係数の小さな低透水性地盤であった場合にも、その水位低下に応じた目盛が読み取りやすくなり、測定時間も短縮される。
【0028】
この発明の課題解決手段の場合、以上のようにして、まず筒体部外周側の容積（断面積）の小さい第１の気密水槽を用いた低透水性地盤に適した透水係数の測定が行われる。そして、当該測定地盤が実際に透水係数が小さい低透水性地盤であり、それに応じた適切な測定データを取得することができた場合には、そこで測定は終了する。つまり、基本的には、上記第１の気密水槽の容積は同第１の気密水槽内の測定水の水位が内側の筒体下部の空気流入用の開口位置に低下するまでの間で、十分に低透水性地盤の透水係数を測定することができるものに設定されている。
【0029】
しかし、仮に透水係数が小さい低透水性の地盤であっても、ケースによっては適切な測定データを取得することができないような場合もあり、また低透水性と中透水性の境界は必ずしも明確に区分されるものではない。このような場合、上記容積の小さい第１の気密水槽の測定水の水量のみでは対応できない。そこで、この発明の課題解決手段では、上記第１の気密水槽内の測定水を用いた測定に加えて、さらに所定時間、第２の気密水槽内の測定水を用いた連続的な測定を行うことができるようにしている。
【0030】
すなわち、この発明の課題解決手段の場合、注水用の気密水槽が、外側の筒体と内側の筒体との間に位置する上記容積の小さい第１の気密水槽と内側の筒体内に位置する容積の大きい第２の気密水槽との２組の気密水槽により構成されており、内側の筒体下部の空気流入用及び注水用の開口を介して第１、第２の内外２組の気密水槽が相互に連通している。
【0031】
そのため、上記第１の気密水槽内の水位が内側の筒体下部の空気流入用の開口位置より低下すると、同空気流入用の開口から第２の気密水槽内に空気が流入し、第２の気密水槽内の測定水が内側の筒体下部の注水用の開口を介して第１の気密水槽内に供給されることになり、上述した測定により上記第１の気密水槽内の測定水の水位が内側の筒体下部の空気流入用の開口位置より低下していた場合にも第２の気密水槽内の測定水を使用して継続した測定が可能となる。つまり、基本的には、低透水地盤に対応した透水係数の測定は第１の気密水槽のみを用いて行われるが、必要な場合には第２の気密水槽も使用されるということである。上記第１の気密水槽を主とした低透水性地盤における透水係数の測定という表現には、このようなケースをも含めている。
【0032】
一方、上記試験孔を形成した測定地盤が実際には透水係数の大きな中高透水性地盤であった場合には、上記低透水性地盤の場合と異なって、上記試験孔内の試験水が地盤内に浸透し続けるので、低透水性地盤の場合に比べて多量の測定水が必要になる。
【0033】
そこで、そのような場合には、上記第１の気密水槽に第２の気密水槽を組み合わせた連続的な透水係数の測定が行われる。
【0034】
すなわち、同測定の場合、まず上記低透水性地盤の透水係数測定の場合と同様に第１の気密水槽及び外側の筒体下部の空気流入用及び注水用の開口を使用した透水係数の測定を開始する。しかし、透水係数の大きな中高透水性地盤の場合には、上記第１の気密水槽内の内側の筒体下部の空気流入用の開口位置までの測定水の水量では試験孔内への注水量が足りず、早期に第１の気密水槽内の水位が内側の筒体下部の空気流入用の開口位置より低下することになる。
【0035】
そして、第１の気密水槽内の水位が内側の筒体下部の空気流入用の開口位置より低下すると、同空気流入用の開口から容積の大きな第２の気密水槽内に空気が流入し、それに対応して同容積の大きな第２の気密水槽内の十分な量の測定水が内側の筒体下部の注水用の開口から第１の気密水槽内に流出し、さらに第１の気密水槽を介して外側の筒体下部の注水用の開口から定水位状態になるまで試験孔内に注水される。そして、それにより上記試験孔内の試験水の水位が定水位状態となり、外側の筒体下部の空気流入用の開口が塞がれると、外側の筒体下部の注水用の開口からの注水が停止し、それに対応して第１の気密水槽内の水位が上昇する。そして、同第１の気密水槽内の水位が内側の筒体下部の空気流入用の開口位置まで上昇すると、内側の筒体下部の注水用の開口から第１の気密水槽内への注水も止まり、第１の気密水槽内の水位が定水位状態となる一方、第２の気密水槽内の水位が所定の低下位置で安定する。そこで、その低下度合（測定時間の経過とその間における測定水の減少量）から、当該中高透水性地盤の透水係数を適切に測定する。
【0036】
すなわち、この発明の課題解決手段の構成では、中高透水性地盤の透水性を測定するに際しては、上記第２の気密水槽内の測定水に加えて第１の気密水槽内の測定水をも連続的に利用することができ、第２の気密水槽内の測定水と第１の気密水槽内の測定水を合わせた合計の水量が中高透水性地盤の透水性を測定する水量として有効に使用可能である。したがって、小容積の第１の気密水槽を低透水性の地盤用、大容積の第２の気密水槽を中高透水性地盤用として、全く別々の専用の気密水槽として使い分ける場合に比べて、小容積の第１の気密水槽分だけ全体の容積（円筒体構造の装置本体の直径）を小さくすることができる。そのため、測定作業時の取り扱いも容易になる。また、定水位状態が装置本体の第１の気密水槽部分に生じるので非常に見やすくなる。
【0037】
（２）請求項２の発明の課題解決手段
この発明の課題解決手段は、上記請求項１の発明の課題解決手段の構成において、
外側の筒体の下部および内側の筒体の下部にそれぞれ設けられる空気流入用及び注水用の開口は、それぞれ空気流入専用の開口と注水専用の開口に分離されており、空気流入用の開口は注水用の開口よりも所定の高さ高い位置に設けられていることを特徴としている。
この発明の課題解決手段は、上記請求項１の発明の課題解決手段の構成において、
外側の筒体の下部および内側の筒体の下部にそれぞれ設けられる空気流入用及び注水用の開口は、それぞれ空気流入専用の開口と注水専用の開口に分離されており、空気流入用の開口は注水用の開口よりも所定の高さ高い位置に設けられていることを特徴としている。
【0038】
このような構成によると、上記第１の気密水槽を中心とした低透水性地盤における透水係数の測定時および上記第１、第２の気密水槽を組み合わせた中高透水性地盤における透水係数の測定時の何れの場合にあっても、上記容積の小さい第１の気密水槽内の水位が上記内側の筒体下部に設けられた空気流入用の開口位置よりも低くなると、上記内側の筒体下部に設けられた空気流入用の開口が開放されて、同開口からの空気が上記容積の大きい第２の気密水槽内に流入する一方、上記内側の筒体下部に設けられた注水用の開口から第２の気密水槽内の水が第１の気密水槽内に注水され、さらに第１の気密水槽、外側の筒体下部に設けられた注水用の開口を介して試験孔内に注水される。
【0039】
そして、試験孔内の水位が定水位状態になると、外側の筒体下部の空気流入用開口部が試験孔内の試験水によって塞がれ、第１の気密水槽内への空気の流入が停止して、同外側の筒体下部の注水用の開口部からの注水も停止する。
【0040】
その結果、やがて上記内側の筒体下部に設けられた注水用の開口からの注水によって第１の気密水槽内の水位が上がり、上記内側の筒体下部の空気流入用の開口が第１の気密水槽内の水によって塞がれ、上記内側の筒体下部に設けられた注水用の開口からの注水が停止し、第１の気密水槽内の水位が上記内側の筒体下部の空気流入用の開口位置を基準とした定水位状態に維持されるようになる。
【0041】
つまり、この発明の課題解決手段では、測定地盤側試験孔内の定水位に連動して試験装置側第１の気密水槽内にも定水位が実現される。しかも、この試験装置側第１の気密水槽内の定水位位置は、上記注水用の開口よりも所定の高さ高い位置に形成される。
【0042】
したがって、この試験装置側第１の気密水槽内の定水位位置は、地盤表面よりも所定寸法以上高い位置にあり、水平方向から十分に確認することができる。しかも、同第１の気密水槽内の定水位は、周方向の全体に亘って形成される。したがって、周方向のどの位置からでも容易に確認することができ、測定作業者は試験孔内の水位が定水位状態になったことを試験孔内の状態を見ることなく、容易、かつ正確に判断することができるようになる。その結果、測定作業が著しく容易になり、測定効率、測定精度も向上する。
【0043】
なお、この場合、内側の筒体下部に設けられる空気流入用の開口は、外側の筒体下部に設けられる空気流入用の開口よりも所定高さ高い位置に設けることが好ましい。そのようにすると、第１の気密水槽内に形成される定水位位置が、地盤表面よりも十分に高くなり、また第２の気密水槽から第１の気密水槽内への測定水の注水が早くなる。また、その注水効率も向上する。
【0044】
（３）請求項３の発明の課題解決手段
この発明の課題解決手段は、上記請求項１又は２の発明の課題解決手段の構成において、外側の筒体の下部に設けられている空気流入用および注水用の開口と内側の筒体の下部に設けられている空気流入用および注水用の開口は、相互に周方向の位置を異にして設けられていることを特徴としている。
この発明の課題解決手段は、上記請求項１又は２の発明の課題解決手段の構成において、外側の筒体の下部に設けられている空気流入用および注水用の開口と内側の筒体の下部に設けられている空気流入用および注水用の開口は、相互に周方向の位置を異にして設けられていることを特徴としている。
【0045】
外側の筒体の下部に設けられている空気流入用および注水用の開口と内側の筒体の下部に設けられている空気流入用および注水用の開口が周方向の同じ位置に設けられていると、それらが相互に対向することになり、第１の気密水槽の容積が小さいことから対向距離は極めて小さく、外側の筒体の下部の空気流入用の開口から流入した空気が誤って内側の筒体の下部の空気流入用の開口に負圧で吸い込まれてしまう恐れがある。それでは第２の気密水槽を用いた測定地盤の透水レベルに応じた正確な水位変化は得られない。
【0046】
しかし、上記のように、相互に周方向の位置を異にして設けると、外側の筒体下部の空気流入用の開口から流入した上昇度合の早い気泡が誤って内側の筒体下部の空気流入用の開口に吸い込まれてしまう恐れが解消される。
【0047】
（４）請求項４の発明の課題解決手段
この発明の課題解決手段は、上記請求項１，２又は３の発明の課題解決手段の構成において、外側の筒体の下部外周の空気流入口付近に位置して、同外側の筒体の下部外周面との間に表面張力が小さく水位上昇度が大きくなる毛細管スペースを設けたことを特徴としている。
この発明の課題解決手段は、上記請求項１，２又は３の発明の課題解決手段の構成において、外側の筒体の下部外周の空気流入口付近に位置して、同外側の筒体の下部外周面との間に表面張力が小さく水位上昇度が大きくなる毛細管スペースを設けたことを特徴としている。
【0048】
このような構成によると、第１の気密水槽を形成する外側の筒体の空気流入用の開口部分における水の表面張力が低下して同開口部への微少な水の浸透が生じ、空気流入口部分から第１の気密水槽内に気泡が吸い込まれやすくなる。その結果、透水係数が小さい低透水性地盤でも短時間で多数の測定データ（比較的連続的な測定データ）を得ることができる。その結果、従来の定水位実現の繰り返しによる間欠的な測定データに比べてデータ量の多い正確な測定が可能となる。測定時間も短縮される。
【0049】
毛細管スペースは、第１の気密水槽を形成する外側の筒体下部の空気流入用の開口部に対応して設ければ十分であり、第１の気密水槽を形成する外側の筒体下部の全周に亘って設ける必要はない。外側の筒体下部の全周に亘って設けると、水位の上昇が大きくなりすぎ、却って気泡の吸い込み力が減少する。
【0050】
（５）請求項５の発明の課題解決手段
この発明の課題解決手段は、上記請求項１，２，３又は４の発明の課題解決手段の構成において、筒体構造に形成された透水試験装置本体を高さ調節可能な所定の吊り下げ手段を介して試験孔の上部に吊り下げて設置するようにしたことを特徴としている。
この発明の課題解決手段は、上記請求項１，２，３又は４の発明の課題解決手段の構成において、筒体構造に形成された透水試験装置本体を高さ調節可能な所定の吊り下げ手段を介して試験孔の上部に吊り下げて設置するようにしたことを特徴としている。
【0051】
このような構成によると、測定時、筒体構造の透水試験装置本体が試験水を溜めた試験孔上に確実に鉛直状態で吊り下げられ、下部側空気流入用及び注水用の開口を少し沈めた適切な測定開始状態に容易、かつ正確に設置できるようになる。したがって、従来のように、試験孔内に多数の砕石を敷き詰め、透水試験装置本体の設置面を形成する必要はなくなり、測定作業が著しく容易になる。また、より確実に鉛直状態が実現されるので、測定精度が向上する。
【発明の効果】
【0052】
以上の結果、本願発明の透水試験装置によると、少量の測定水量で済む低透水性地盤から中量、多量の測定水量を必要とする中高透水性地盤まで、単一の試験装置で連続した測定が可能となる。しかも、低透水性地盤での可及的な測定時間の短縮が可能であり、試験孔への設置も容易である。したがって、トータルとしての測定効率が大きく向上し、作業性に優れたものとなる。
【0053】
また、低透水性地盤の透水性を測定する第１の気密水槽は容積(断面積)が小さく、外側の筒体と内側の筒体との間に位置してリング状の形状になっている。したがって、試験孔内の水位変化が小さくても第１の気密水槽内の水位変化は大きな変化として示される。そのため、低透水性地盤の透水性を測定する場合にも、水位変化の読み取りが容易であり、測定がしやすくなる。測定時間も短くなる。
【0054】
さらに、外側の筒体の下部及び内側の筒体の下部に設けられている空気流入用及び注水用の開口は、空気流入専用の開口、注水専用の開口とそれぞれ独立した状態で上下に離して設けられており、空気流入専用の開口は注水専用の開口よりも所定の高さ高い位置に設けられている。したがって、空気流入用の開口部では、空気の流入、気泡の発生がスムーズで、流入効率も高い。また、注水用の開口部では、水の流れがスムーズで、注水効率も高い。
【0055】
そして、内側の筒体の下部の空気流入専用の開口により、第１の気密水槽内には試験孔内の試験水の定水位に対応した定水位が形成される。この第１の気密水槽内の定水位位置は、空気流入専用の開口が注水専用の開口よりも所定の高さ高い位置に設けられていることから、試験孔がある地盤面よりも所定高さ高い位置にある。そして、第１の気密水槽内の周方向の全体に亘って形成される。したがって、従来のような試験孔内での確認に比べて、定水位の確認は極めて容易になる。この点でも著しく測定作業が容易になり、測定精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【0056】
【図1】本願発明の第1の実施の形態に係る透水試験装置の試験装置本体部分の構成を示す正面図である。
【図2】同試験装置本体部分の平面図である。
【図5】同試験装置本体部分の構成を示す斜視図である。
【図6】上述した図１～図５の試験装置本体を吊り下げ支持部材である三脚を用いて測定対象である地下水より上の表層地盤の試験孔上に設置し、同表層地盤の透水係数の測定を行っている状態における三脚、試験装置本体、地盤側試験孔、それぞれの構成を示す斜視図である。
【図9】図６の測定状態において、地盤への浸透により試験孔内の試験水の水位が装置本体側第１の空気流入口位置より低下し、同第１の空気流入口より第１の気密水槽内に空気が流入し、それに対応して第１の気密水槽内の測定水が装置本体側第１の注水口を介して試験孔内に注水されている状態を示す説明用拡大断面図である。
【図10】図６の測定状態において、地盤への浸透により試験孔内の試験水の水位が装置本体側第１の空気流入口位置より低下した時の第１の空気流入口より第１の気密水槽内に空気が流入する空気流入状態、及び同流入する空気が第１の気密水槽内に引き込まれて気泡になる過渡的な状態を示した説明用拡大断面図である。
【図11】上述した図１～図５の試験装置本体を図６同様の吊り下げ支持部材である三脚を用いて測定対象である地下水より上の浅層～深層地盤の試験孔上に設置し、同地下水より上の浅層～深層地盤の透水係数の測定を行っている状態における、浅層～深層地盤、三脚、試験装置本体、浅層～深層地盤側試験孔の構成を示す説明図である。
【図12】試験装置本体部分の下部側第１の空気流入口部分に毛細管スペースを設けて低透水性地盤の測定効率を向上させた本願発明の第２の実施の形態に係る透水試験装置本体部分の構成を示す図１と同様の正面図である。
【図14】同透水試験装置本体部分に設けられる毛細管スペース形成部材の構成を示す斜視図である。
【図15】同透水試験装置本体部分に設けられる毛細管スペース形成部材の構成を示す展開図である。
【図17】毛細管スペース形成部材により毛細管スペースを形成した透水試験装置の低透水性地盤の測定効率向上作用を示す説明用拡大断面図である。
【図18】従来の透水試験装置（特許文献１）により、定水位タンク、送水管、止水パッカー、注水管を用いて地下水より上の浅層～深層地盤の透水試験を行う場合の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0057】
【0058】
【0059】
この実施の形態に係る透水試験装置１０は、例えば図１～図４に示すように、所定の直径、所定の長さの第１の円筒体１１内に該第１の円筒体１１よりも所定の寸法だけ直径が小さく、ほぼ同じ長さの第２の円筒体１２を同軸状態で嵌挿することによって、内外２本の二重筒構造に形成し、それら第１、第２の円筒体１１、１２の上下両端側各開口部にそれぞれシール性の高い蓋部材１１ａ，１１ｂ、１２ａ，１２ｂを嵌合し、相互に一体化している。
【0060】
この場合、第１、第２の円筒体１１、１２の上端側蓋部材１１ａ，１２ａは、第１、第２の円筒体１１、１２の上端側各開口部に接合一体化されて固定されている一方、下端側蓋部材１１ｂ，１２ｂは、第１、第２の円筒体１１、１２の下端側各開口部に着脱可能な状態で嵌合されている。それにより、後述するように装置本体の上下を逆にした状態で第１、第２の円筒体１１、１２内への測定水の注入が可能となっている。また、第１の円筒体１１の上端側蓋部材１１ａの中央には装置本体吊り下げ用の吊り下げリング２２が固着されている。
【0061】
そして、外側大径の第１の円筒体１１と内側小径の第２の円筒体１２との間に容積が小さく、形状がリング形（筒形）になった第１の気密水槽１３を、また内側小径の第１の円筒体１１内に上記第１の気密水槽１３に比べて十分に容積が大きく、形状が円柱形になった第２の気密水槽１４を形成している。上記第１、第２の円筒体１１、１２内への測定水の注入は、具体的には、この第1、第２の気密水槽１３，１４内への注入を意味している。
【0062】
容積が異なる第１、第２の気密水槽１３、１４は、容積の小さな第１の気密水槽１３が主として透水係数の小さな低透水性地盤の透水係数の測定に、容積の小さな第１の気密水槽１３と容積の大きな第２の両気密水槽１４の両方が主として透水係数の大きな中高透水性地盤の透水係数の測定に利用されるようになっており、上記第１の円筒体１１の直径及び長さと上記第２の円筒体１２の直径及び長さは、地盤側の試験孔２０（図６、図７参照）に対し、それら透水係数の相違に応じた適切な量の水を注水することができる容積が実現される数値のものに設定されている。
【0063】
第１、第２の円筒体１１、１２は、例えば透明度の高い合成樹脂材（塩化ビニール樹脂、アクリル樹脂など）により形成されており、測定用の水を入れた状態において各筒体内部の第１、第２の気密水槽１３、１４部分における気泡の発生状態（空気流入状態）、それに対応した水位の低下（水量の減少）を外部から容易に確認することができるようになっている。そのために第１の円筒体１１の正面には水量目盛（たとえば１ｍｍ単位）１９が設けられている。
【0064】
そして、外側第１の円筒体１１の下端側開口から所定の高さＨ１位置には、外部（試験孔２０）から第１の気密水槽１３内に連通する第１の空気流入口１５，１５が、また同外側第１の円筒体１１の下端側開口から所定の高さＨ２位置には、第１の気密水槽１３内から外部（試験孔２０）に連通する第１の注水口１６，１６が設けられている。第１の空気流入口１５，１５は第１の注水口１６，１６の上部に位置し、第１の注水口１６，１６よりも所定の高さ高い位置に設けられている。これら２組の上下一対の第１の空気流入口１５，第１の注水口１６及び第１の空気流入口１５，第１の注水口１６のそれぞれは、周方向に１８０度位置を変えた相互に対向する位置（図１の正面図で見た時の左右両側）に設けられている。
【0065】
次に内側第２の円筒体１２の下端側開口から所定の高さＨ３位置には、外側第１の気密水槽１３から内側第２の気密水槽１４に連通する第２の空気流入口１７が、また同第２の円筒体１２の下端側開口から所定の高さＨ４位置には、内側第２の気密水槽１４内から外側第１の気密水槽１３に連通する第２の注水口１８が設けられている。第２の空気流入口１７は、第２の注水口１８の上方に位置し、第２の注水口１８よりも所定の高さ高い位置に設けられている。
【0066】
第２の注水口１８は、上記第１の円筒体１１側の第１の注水口１６，１６よりも少し高い位置（第１の注水口１６，１６と第２の空気流入口１５，１５との略中間）に、一方第２の空気流入口１７は、上記第１の円筒体１１側の第１の空気流入口１５，１５よりも十分に高い位置に設けられている。しかも、第２の空気流入口１７と第２の注水口１８は、相互に周方向に１８０度位置を異にし、かつ第１の空気流入口１５，１５及び第１の注水口１６，１６と周方向に９０度位置を異にして設けられている。
【0067】
上記第１の円筒体１１の第１の注水口１６，１６及び第２の円筒体１２の第２の注水口１８は、それぞれ比較的大きな口径（たとえば１０ｍｍ）のものに形成され、その開口路中心軸が半径方向の内側から外側に水平に伸びるように形成されている。
【0068】
他方、上記第１の円筒体１１の第１の空気流入口１５，１５、第２の円筒体１２の第２の空気流入口１７は、それぞれ上記第１の円筒体１１の第１の注水口１５，１５及び第２の円筒体１２の第２の注水口１８の口径に比べて少し小さな口径（たとえば８ｍｍ）のものに形成され、それぞれその開口路中心軸が半径方向の外側から内側上方に所定の昇り傾斜角を有して斜めに伸びるように形成されている。
【0069】
このように第１の円筒体１１の第１の空気流入口１５，１５の口径、第２の円筒体１２の第２の空気流入口１７の口径を相対的に小さな口径にすると、それら各部分における気密水槽側の水の表面張力を小さくすることができ、上記第１、第２の気密水槽１３，１４の測定水中に生じる注水時の気泡の径を小さくすることができる。そして、その場合において、それら各空気流入口１５，１５，１７の開口路中心軸が半径方向の外側から内側上方に所定の昇り傾斜角を有して斜めに伸びていると、それら各空気流入口からの空気が第１、第２の気密水槽１３，１４内の測定水に対して上昇方向に効率良く流入し、連続した多数の気泡をスムーズに生じさせる。その結果、上記第１の円筒体１１の第１の注水口１６，１６及び第２の円筒体１２の第２の注水口１８からの測定水の注出もスムーズになり、試験孔２０内の水位低下に応答性良く追従するようになる。
【0070】
このため、同構成によると、試験孔２０側の水位の低下に対する追従性、応答性が有効に向上し、上記第１の円筒体１１の第１の注水口１６，１６の口径を低透水性地盤に対応できるように或る程度絞ったとしても十分に試験孔２０側の水位変動に追従させることができる。
【0071】
なお、図示はしないが、上記第１の円筒体１１の第１の空気流入口１５，１５及び第１の注水口１６，１６には、それぞれ付属部品として挿脱可能な所定の止水栓が設けられている。この止水栓は、後述する透水係数の測定に際し、上記第１の気密水槽１３を形成する第１の円筒体１１及び上記第２の気密水槽１４を形成する第２の円筒体１２内に各々測定水を満杯状態に注入した時に注入した測定水が外部に流出しないようにするためのものであり、各止水栓は透水試験装置１０本体の下部が試験孔２０内に沈漬された段階で空気が入らないように水中において抜かれる。
【0072】
上記第１の気密水槽１３を形成する第１の円筒体１１及び上記第２の気密水槽１４を形成する第２の円筒体１２内への測定水の注入は、上記第１の円筒体１１の第１の空気流入口１５，１５及び第１の注水口１６，１６に上記止水栓を挿入し、その後、装置本体の上下位置を逆にした状態で行われる。この時、第２の円筒体１２の第２の空気流入口１７及び第２の注水口１８は、第１、第２の円筒体１１，１２内に測定水が注入されさえすれば外部への測定水の流出は生じないので止水栓は不要である。
【0073】
そして、そのようにして上記第１の気密水槽１３を形成する第１の円筒体１１及び上記第２の気密水槽１４を形成する第２の円筒体１２内への測定水の注入が終了すると、それら第１の円筒体１１及び第２の円筒体１２各々の下端側開口部に蓋部材１１ｂ、１２ｂを嵌合してシールし、その上で装置本体の上下位置を元に戻し、その下部側を上記第１の空気流入口１５，１５及び第１の注水口１６，１６が試験孔２０の試験水Ｗ内に位置する状態まで沈め、同状態において止水栓が抜かれる。これにより透水係数の測定が可能となる（図７の状態を参照）。上記止水栓の一例としては、たとえば特開２０１９－１９９７６６号公報の図７及び図８に示されるものが挙げられる。
【0074】
上記外側大径の第１の円筒体１１の正面には、上記のように第１、第２の気密水槽１３，１４内の水位の変化をたとえば１ｍｍ単位で読み取るための水量目盛１９が設けられており、該水量目盛１９を用いて上記第１、第２の気密水槽１３，１４内の水位の変化（低下）が確認されるようになっている。
【0075】
＜透水試験装置の測定地盤側の試験孔に対する設置構造＞
以上のように構成された透水試験装置１０は、例えば図６に示すように、高さ調節手段を備えた三脚５を介して、試験孔２０の中央部真上に正確な鉛直状態に吊り下げて使用されるように構成されている。
以上のように構成された透水試験装置１０は、例えば図６に示すように、高さ調節手段を備えた三脚５を介して、試験孔２０の中央部真上に正確な鉛直状態に吊り下げて使用されるように構成されている。
【0076】
いま図６に示す試験孔２０は、たとえば表層地盤の透水係数を測定する前提で、地盤工学会の基準に基づく直径０．３ｍ、深さ０．３ｍの有底円筒構造の定水位孔が採用されている。この試験孔２０は、たとえばスコップ等で掘った後に有底円筒構造に成形されているだけで、従来のような底部への砕石の充填（底面から２／３の高さ）、それによる透水試験装置設置面の形成はなされていない。したがって、測定地盤が低透水性地盤の場合にも比較的試験水の浸透がスムーズであり、砕石充填部が障害になるようなことがない。
【0077】
三脚５は、中央の三脚本体部９に対して１２０度間隔で３組の肩部５１，５１，５１を設け、同３組の肩部５１，５１，５１を利用して内外両方向に開脚可能に３本の脚５２，５２，５２を取り付けている。各脚５２，５２，５２は、上方側肩部５１，５１，５１との連結部から下方側石突部５２ａ, ５２ａ, ５２ａにかけて順次径が小さくなる３節（３段）連結構造となっており、各連結部間を伸縮させることによって脚部全体の起立高さを所望に調節することができるようになっている。各連結部にはロック機構が設けられている。
【0078】
肩部５１，５１，５１間中央の三脚本体９部分には、昇降可能なエレベータラック７が上下に貫通する状態で設けられている。このエレベータラック７は、そのラック部本体外周部分が三脚本体９の内側において所定のウオーム（図示省略）に係合されており、同ウオームの正逆両方向の回動により任意に昇降するようになっている。符号５３は、同ウオームを正逆両方向に回動させる高さ調節ハンドルである。
【0079】
エレベータラック７は、上端側にフランジ部６、下端７ａ側に透水試験装置１０吊り下げ用の鈎状のフック７ｂが設けられている。そして、同鈎状のフック７ｂに対して上述した透水試験装置１０上端の吊り下げリング１１ｂが係合されて、図示のように透水試験装置１０が鉛直に吊り下げられる。この透水試験装置１０の吊り下げは、次のようにして行う。
【0080】
すなわち、まず図１～図５の透水試験装置１０の第１、第２の円筒体１１，１２部分の上下を逆にし、それぞれの下端側開口部に嵌合されている蓋部材１１ｂ，１２ｂを外して、第１、第２の円筒体１１，１２内に測定水を満杯状態まで注入する。これにより第１、第２の気密水槽１３，１４内に測定水が充填される。この状態では予め第１の円筒体１１下部の空気流入用の開口１５，１５及び注水用の開口１６，１６には上述した止水栓が挿入され、確実にシールされている。
【0081】
次に、上記試験孔２０内にバケツ等を用いて所定量の試験水を入れ、所定の水位レベルに溜める。この測定を前提とした試験孔２０内への水溜めは、予め予備的に水を溜め、第１の気密水槽１３内における気泡の発生状態、水位の低下状態を確認し、試験孔２０から地盤内への水の浸透が所定の飽和度になったことを判断した上で行う。
【0082】
その後、上記三脚５の３本の脚５２，５２，５２を吊り下げ高さを考慮した所定の長さに伸ばした後、三方に等しい間隔で開き、下端側石突部５２ａ，５２ａ，５２ａが上記試験水を溜めた試験孔２０を囲む正三角形の各頂点に位置するように立設する。この結果、上記エレベータラック７が円形の試験孔２０の中心に位置して上下に延びる状態となる。
【0083】
次に、上記エレベータラック７の下端７ａに上記測定水の注入が完了している透水試験装置１０を吊り下げる。
【0084】
その結果、透水試験装置１０は、図１０のように、上記試験水を溜めた試験孔２０の中央部（中心部）に位置して、その真上に正確な鉛直状態で吊り下げられることになる。
【0085】
そこで、次に高さ調節ハンドル５３を操作して上記エレベータラック７の高さを調節し、第１の円筒体１１下部に第１の空気流入口１５，１５及び第１の注水口１６，１６、第２の円筒体１２下部に第２の空気流入口１７及び第２の注水口１８を有する透水試験装置１０の下部を、たとえば図７に示すように試験水Ｗを溜めた試験孔２０内に挿入する。この試験水Ｗを溜めた試験孔２０内への挿入位置は、図示のように、挿入後に試験孔２０内の試験水Ｗの水面が第１の円筒体１１下部の第１の空気流入口１５，１５よりも少し高くなる程度の位置に設定されている。
【0086】
この状態の詳細を、図８に拡大して示す。この状態では、第１の円筒体１１下部の第１の空気流入口１５，１５は、その上端から下端までの全体が試験孔２０内の試験水Ｗで塞がれており、空気の流入（第１の気密水槽１３内の負圧による引き込み）はなく、第１の注水口１６，１６から試験孔２０内への注水は生じない。ただし、試験孔２０から地盤内への試験水Ｗの浸透は始まっている。
【0087】
一方、この図８の状態から試験孔２０を介して地盤内への試験水Ｗの浸透が進むと、たとえば図９及び図１０に示すように、次第に試験孔２０内の試験水Ｗの定水位面が低下し（図１０のＨ０参照）、第１の円筒体１１下部の第１の空気流入口１５，１５が徐々に開口され、同開口部分から第１の気密水槽１３内に空気が流入するようになる。そして、第１の気密水槽１３内に流入した空気は気泡となって同水槽１３内上方に上昇する。この空気の流入、気泡の上昇は、第１の円筒体１１下部の第１の空気流入口１５，１５部分に作用する大気圧と第１の気密水槽１３内の負圧により生じる。
【0088】
すなわち、地盤への試験水Ｗの浸透により上述した定水位面が下がると、第１の円筒体１１下部の第１の空気流入口１５，１５が次第に上方側から開口し、同開口１５，１５部分で大気圧と釣り合っていた水の界面が大気圧により第１の気密水槽１３内に押し込まれると共に第１の気密水槽１３内の負圧により第１の気密水槽１３内に引き込まれるようになる。その結果、同開口１５，１５部分における水の界面は、たとえば図１０に拡大して示すように、次第に第１の気密水槽１３内に深く延びる凹面形状の界面となり、第１の気密水槽１３内に入ると同第１の気密水槽１３内上部の負圧により上方に引き上げられ、水中を気泡となって上昇する（いわゆるパイピング現象）。そして、同第１の気密水槽１３内上部に達した気泡は気密水槽１３内上部の負圧を低下させ、水圧を大きくし、第１の注水口１６，１６を介してそれに対応した注水を行うことになる。
【0089】
これにより、再び試験孔２０内の試験水Ｗの水位が図８の定水位状態に復帰する。そして、試験孔２０内の試験水Ｗの水位が定水位状態に復帰すると、同試験水Ｗによって第１の空気流入口１５，１５が塞がれて第１の注水口１６，１６から試験孔２０への注水も止まる。この間の上記第１の気密水槽１３内の水位の低下度合から透水係数が測定される。
【0090】
＜第１の実施の形態に係る透水試験装置の基本的な構成と作用＞
以上のように、この第１の実施の形態に係る透水試験装置１０は、測定用の水が溜められる注水用の気密水槽と、気密水槽の下部に設けられた空気流入口及び注水口とからなり、空気流入口及び注水口を備えた気密水槽の下部を所定量の試験水を貯留した地盤側の試験孔内に沈め、空気流入口及び注水口をマリオットサイフォン式の定水位保持管および注水管として機能させ、気密水槽内の水位量の減少から対象となる地盤の透水性を測定するようにしてなる透水試験装置であって、上記気密水槽を、径を異にする内外二重の円筒体を用いて外側の第１の円筒体１１と内側の第２の筒体１２との間に位置する容積の小さい第１の気密水槽１３と、内側の第２の円筒体１２内に位置する容積の大きい第２の気密水槽１４との２組の気密水槽に構成すると共に、上記外側の第１の円筒体１１の下部に第１の空気流口１５，１５と第１の注水口１６，１６、内側の第２の円筒体１２の下部に第２の空気流入口１７と第２の注水口１８をそれぞれ設け、上記内側の第２の円筒体１２の第２の空気流入口１７及び第２の注水口１８を介して上記第２の気密水槽１４を上記第１の気密水槽１３に連通させ、第１の気密水槽１３を主とした低透水性地盤における透水係数の測定および第１の気密水槽１３に第２の気密水槽１４を組み合わせた中高透水性地盤における透水係数の測定のそれぞれの測定を可能にしている。
以上のように、この第１の実施の形態に係る透水試験装置１０は、測定用の水が溜められる注水用の気密水槽と、気密水槽の下部に設けられた空気流入口及び注水口とからなり、空気流入口及び注水口を備えた気密水槽の下部を所定量の試験水を貯留した地盤側の試験孔内に沈め、空気流入口及び注水口をマリオットサイフォン式の定水位保持管および注水管として機能させ、気密水槽内の水位量の減少から対象となる地盤の透水性を測定するようにしてなる透水試験装置であって、上記気密水槽を、径を異にする内外二重の円筒体を用いて外側の第１の円筒体１１と内側の第２の筒体１２との間に位置する容積の小さい第１の気密水槽１３と、内側の第２の円筒体１２内に位置する容積の大きい第２の気密水槽１４との２組の気密水槽に構成すると共に、上記外側の第１の円筒体１１の下部に第１の空気流口１５，１５と第１の注水口１６，１６、内側の第２の円筒体１２の下部に第２の空気流入口１７と第２の注水口１８をそれぞれ設け、上記内側の第２の円筒体１２の第２の空気流入口１７及び第２の注水口１８を介して上記第２の気密水槽１４を上記第１の気密水槽１３に連通させ、第１の気密水槽１３を主とした低透水性地盤における透水係数の測定および第１の気密水槽１３に第２の気密水槽１４を組み合わせた中高透水性地盤における透水係数の測定のそれぞれの測定を可能にしている。
【0091】
すなわち、この第１の実施の形態に係る透水試験装置１０では、まず測定用の水が溜められる注水用の気密水槽が、径を異にする内外二重の筒体により外側の第１の円筒体１１と内側の円筒体１２との間に位置する容積の小さい第１の気密水槽１３と内側の第２の円筒体１２内に位置する容積の大きい第２の気密水槽１４との内外２組の気密水槽に構成されている。そして、外側の第１の円筒体１１の下部には第１の空気流入口１５，１５と第１の注水口１６，１６が、また内側の第２の円筒体１２の下部には第２の空気流入口１７と第２の注水口１８がそれぞれ設けられており、内側の第２の円筒体１２の下部の第２の空気流入口１７と第２の注水口１８を介して第１、第２の内外２組の気密水槽１３，１４が相互に連通している。
【0092】
したがって、当該透水試験装置１０が透水係数が不明な所定の測定地盤の試験孔２０に対して設置された場合、同試験孔２０を介して測定地盤中への試験水Ｗの浸透が始まる。そして、その浸透量が所定量以上になると、試験孔２０内の試験水Ｗの水位が外側の第１の円筒体１１下部の第１の空気流入口１５，１５位置より下方に低下する。すると、同外側の第１の円筒体１１下部の第１の空気流入口１５，１５が大気に開放され、同第１の空気流入口１５，１５から容積の小さい第１の気密水槽１３内に空気が流入し、気泡となって上昇する。それに対応して第１の気密水槽１３内上部の負圧が低下し、同低下量に対応した量の測定水が外側の第１の円筒体１１下部の第１の注水口１６，１６から流出し、試験孔２０内に注水される。これにより再び試験孔２０内の試験水の水位が上昇し、やがて外側の第１の円筒体１１下部の第１の空気流入口１５，１５が試験孔２０内の試験水によって塞がれ、空気の流入、それによる気泡の上昇はなくなり、試験孔２０への注水も停止される。これにより、試験孔２０内の試験水Ｗの水位が再び元の定水位状態に復帰する一方、第１の気密水槽１３内における測定水の水位が上記試験孔２０内への注水量だけ低下する。そこで、その低下度合（測定時間の経過とその間における測定水の減少量）から、当該測定地盤の透水係数を測定する。
【0093】
第１の気密水槽１３内の水位の低下は、たとえば外側の第１の円筒体１１の外周に設けた水量目盛１９により読み取られるが、この第１の実施の形態の構成の場合、第１の気密水槽１３の容積（断面積）自体が十分に小さく形成されており、かつその水槽部分が外側の第１の円筒体１１と内側の第２の円筒体１２との間に位置して肉薄のリング（筒体）構造に形成されていることから、水位の変化が大きく、試験孔２０内に注水された測定水の量（減少量）が相対的に大きな低下スパンで示される。したがって、試験孔２０を形成した測定地盤が単位時間当たりの透水量が少ない、透水係数の小さな低透水性地盤であった場合にも、その水位低下に応じた目盛が読み取りやすくなり、測定時間も短縮される。
【0094】
この第１の実施の形態の場合、以上のようにして、まず筒体部外周側の容積（断面積）の小さい第１の気密水槽１３を用いた低透水性地盤に適した透水係数の測定が行われる。そして、当該測定地盤が実際に透水係数が小さい低透水性地盤であり、それに応じた適切な測定データを取得することができた場合には、そこで測定は終了する。つまり、基本的には、上記第１の気密水槽１３の容積は同第１の気密水槽１３内の測定水の水位が内側の第２の筒体１２下部の第２の空気流入用の開口１７位置に低下するまでの間で、十分に低透水性地盤の透水係数を測定することができるものに設定されている。
【0095】
しかし、仮に透水係数が小さい低透水性の地盤であっても、ケースによっては適切な測定データを取得することができないような場合もあり、また低透水性と中透水性の境界は必ずしも明確に区分されるものではない。このような場合、上記容積の小さい第１の気密水槽１３の測定水の水量のみでは対応できない。そこで、この実施の形態では、上記第１の気密水槽１３内の測定水を用いた測定に加えて、さらに所定時間、第２の気密水槽１４内の測定水を用いた連続的な測定を行うことができるようにしている。
【0096】
すなわち、この実施の形態の場合、注水用の気密水槽が、外側の第１の円筒体１１と内側の第２の円筒体１２との間に位置する上記容積の小さい第１の気密水槽１３と内側の第２の円筒体１２内に位置する容積の大きい第２の気密水槽１４との２組の気密水槽により構成されており、内側の第２の円筒体１２下部の第２の空気流入口１７及び第２の注水口１８を介して第１、第２の内外２組の気密水槽１３，１４が相互に連通している。
【0097】
そのため、上記第１の気密水槽１３内の水位が内側の第２の円筒体１２下部の第２の空気流入口１７位置より低下すると、同第２の空気流入口１７から第２の気密水槽１４内に空気が流入し、第２の気密水槽１４内の測定水が内側の第２の円筒体１２下部の第２の注水口１８を介して第１の気密水槽１３内に供給されることになり、上述した測定により上記第１の気密水槽１３内の測定水の水位が内側の第２の円筒体１２下部の第２の空気流入口１７位置より低下していた場合にも第２の気密水槽１４内の測定水を使用して継続した測定が可能となる。つまり、基本的には、低透水地盤に対応した透水係数の測定は第１の気密水槽１３のみを用いて行われるが、必要な場合には第２の気密水槽１４も使用されるということである。上記第１の気密水槽１３を主とした低透水性地盤における透水係数の測定という表現には、このようなケースをも含めている。
【0098】
一方、上記試験孔２０を形成した測定地盤が実際には透水係数の大きな中高透水性地盤であった場合には、上記低透水性地盤の場合と異なって、上記試験孔２０内の試験水が地盤内に浸透し続けるので、低透水性地盤の場合に比べて多量の測定水が必要になる。
【0099】
そこで、そのような場合には、上記第１の気密水槽１３に第２の気密水槽１４を組み合わせた連続的な透水係数の測定が行われる。
【0100】
すなわち、同測定の場合、まず上記低透水性地盤の透水係数測定の場合と同様に第１の気密水槽１３及び外側の第１の円筒体１１下部の第１の空気流入口１５，１５及び第１の注水口１６，１６を使用した透水係数の測定を開始する。しかし、透水係数の大きな中高透水性地盤の場合には、上記第１の気密水槽１３内の内側の第２の円筒体１２下部の第２の空気流入口１７位置までの測定水の水量では試験孔２０内への注水量が足りず、早期に第１の気密水槽１３内の水位が内側の第２の円筒体１２下部の第２の空気流入口１７位置より低下することになる。
【0101】
そして、第１の気密水槽１３内の水位が内側の第２の円筒体１２下部の第２の空気流入口１７位置より低下すると、同第２の空気流入口１７から容積の大きな第２の気密水槽１４内に空気が流入し、それに対応して同容積の大きな第２の気密水槽１４内の十分な量の測定水が内側の第２の円筒体１２下部の第２の注水口１８から第１の気密水槽１３内に流出し、さらに第１の気密水槽１３を介して外側の第１の円筒体１１下部の第１の注水口１６，１６から定水位状態になるまで試験孔２０内に注水される。そして、それにより上記試験孔２０内の試験水の水位が定水位状態となり、外側の第１の円筒体１１下部の第１の空気流入口１５，１５が塞がれると、外側の第１の円筒体１１下部の第１の注水口１６，１６からの注水が停止し、それに対応して第１の気密水槽１３内の水位が上昇する。そして、同第１の気密水槽１３内の水位が内側の第２の円筒体１２下部の第２の空気流入口１７位置まで上昇すると、内側の第２の円筒体１２下部の第２の注水口１８から第１の気密水槽１３内への注水も止まり、第１の気密水槽１３内の水位が定水位状態となる一方、第２の気密水槽１４内の水位が所定の低下位置で安定する。そこで、その低下度合（測定時間の経過とその間における測定水の減少量）から、当該中高透水性地盤の透水係数を適切に測定する。
【0102】
すなわち、この第１の実施の形態の構成では、中高透水性地盤の透水性を測定するに際しては、上記第２の気密水槽１４内の測定水に加えて第１の気密水槽１３内の測定水をも連続的に利用することができ、第２の気密水槽１４内の測定水と第１の気密水槽１３内の測定水を合わせた合計の水量が中高透水性地盤の透水性を測定する水量として有効に使用可能である。したがって、小容積の第１の気密水槽１３を低透水性の地盤用、大容積の第２の気密水槽１４を中高透水性地盤用として、全く別々の専用の気密水槽として使い分ける場合に比べて、小容積の第１の気密水槽１３分だけ全体の容積（円筒体構造の装置本体の直径）を小さくすることができる。そのため、測定作業時の取り扱いも容易になる。また、定水位状態が装置本体の第１の気密水槽部分に生じるので非常に見やすくなる。
【0103】
この第１の実施の形態の透水試験装置では、上記の構成における外側の第１の円筒体１１の下部に設けられる第１の空気流入口１５，１５及び第１の注水口１６，１６、内側の第２の円筒体の下部に設けられる第２の空気流入口１７及び第２の注水口１８は、それぞれ空気流入専用の開口と注水専用の開口に分離されており、空気流入専用の第１の空気流入口１５，１５，第２の空気流入口１７は注水専用の第１の注水口１６，１６，第２の注水口１８よりも所定の高さ高い位置に設けられている。
【0104】
このような構成によると、上記第１の気密水槽１３を中心とした低透水性地盤における透水係数の測定時および上記第１、第２の気密水槽１３，１４を組み合わせた中高透水性地盤における透水係数の測定時の何れの場合にあっても、上記容積の小さい第１の気密水槽１３内の水位が上記内側の第２の円筒体１２の下部に設けられた第２の空気流入口１７の位置よりも低くなると、上記内側の第２の円筒体１２の下部に設けられた第２の空気流入口１７が開放されて、同第２の空気流入口１７からの空気が上記容積の大きい第２の気密水槽１４内に流入する一方、上記内側の第２の円筒体１２の下部に設けられた第２の注水口１８から第２の気密水槽１４内の水が第１の気密水槽１３内に注水され、さらに第１の気密水槽１３、外側の第１の円筒体１１の下部に設けられた第１の注水口１６，１６を介して試験孔２０内に注水される。
【0105】
そして、試験孔２０内の水位が定水位状態になると、外側の第１の円筒体１１下部の第１の空気流入口１５，１５が試験孔２０内の試験水によって塞がれ、第１の気密水槽１３内への空気の流入が停止して、同外側の第１の円筒体１１の下部の第１の注水口１６，１６からの注水も停止する。
【0106】
その結果、やがて上記内側の第２の円筒体１２の下部に設けられた第２の注水口１８からの注水によって第１の気密水槽１３内の水位が上がり、上記内側の第２の円筒体１２の下部の第２の空気流入口１７が第１の気密水槽１３内の水によって塞がれ、上記内側の第２の円筒体１２の下部に設けられた第２の注水口１８からの注水が停止し、第１の気密水槽１３内の水位が上記内側の第２の円筒体１２の下部の第２の空気流入口１７位置を基準とした定水位状態に維持されるようになる。
【0107】
つまり、この第１の実施の形態では、測定地盤側試験孔２０内の定水位に連動して試験装置側第１の気密水槽内１３にも定水位が実現される。しかも、この試験装置側第１の気密水槽１３内の定水位位置は、上記第２の注水口１８よりも所定の高さ高い位置に形成される。
【0108】
したがって、この試験装置本体側第１の気密水槽１３内の定水位位置は、地盤２１の表面よりも所定寸法以上高い位置にあり、水平方向から十分に確認することができる。しかも、同第１の気密水槽１３内の定水位は、周方向の全体に亘って形成される。したがって、周方向のどの位置からでも容易に確認することができ、測定作業者は試験孔２０内の水位が定水位状態になったことを試験孔２０内の状態を見ることなく、容易、かつ正確に判断することができるようになる。その結果、測定作業が著しく容易になり、測定効率、測定精度も向上する。
【0109】
なお、この場合、内側の第２の円筒体１２の下部に設けられる第２の空気流入口１７は、外側の第１の円筒体１１の下部に設けられる第１の空気流入口１５，１５よりも所定の高さ高い位置（十分に高い位置）に設けられている。したがって、第１の気密水槽１３内に形成される定水位位置が、地盤２１の表面よりも十分に高くなり、また第２の気密水槽１４から第１の気密水槽１３内への測定水の注水タイミングが早くなる。また、その注水効率も向上する。
【0110】
また、この第１の実施の形態では、上記外側の第１の円筒体１１の下部に設けられている第１の空気流入口１５，１５及び第１の注水口１６，１６と内側の第２の円筒体１２の下部に設けられている第２の空気流入口１７および第２の注水口１８は、たとえば相互に９０度周方向の位置を異にして設けられている。
【0111】
上記外側の第１の筒体１１の下部に設けられている第１の空気流入口１５，１５および第１の注水口１６，１６と内側の第２の筒体１２の下部に設けられている第２の空気流入口１７および第２の注水口１８が周方向の同じ位置に設けられていると、それらが相互に対向することになり、第１の気密水槽１３の容積が小さいことから対向距離は極めて小さく、外側の第１の筒体１１下部の第１の空気流入口１５，１５から流入した空気が誤って内側の第２の筒体１２下部の第２の空気流入口１７側に負圧で吸い込まれてしまう恐れがある。それでは第２の気密水槽を用いた測定地盤の透水レベルに応じた正確な水位変化は得られない。
【0112】
しかし、上記のように、相互に周方向の位置を異にして設けると、外側の第１の筒体１１下部の第１の空気流入口１５，１５から流入した上昇度合の早い気泡が誤って内側の第２の筒体１２下部の第２の空気流入口１７に吸い込まれてしまう恐れが解消される。
【0113】
また、この第１の実施の形態の構成では、上述のように、全体として円筒体構造に形成された透水試験装置１０を高さ調節可能な三脚（所定の吊り下げ支持手段）５を介して試験孔２０の上部に吊り下げて設置するようにしている（図６及び図１２参照）。
【0114】
このような構成によると、測定時、円筒体構造の透水試験装置１０が試験水を溜めた試験孔２０上に確実に鉛直状態で吊り下げられ、下部側第１の空気流入用の開口１５，１５及び第１の注水用の開口１６，１６部分を沈めた適切な測定開始状態に容易、かつ正確に設置できるようになる。したがって、従来のように、試験孔２０内に多数の砕石を敷き詰め、透水試験装置の設置面を形成する必要はなくなり、測定作業が著しく容易になる。また、より確実に鉛直状態が実現されるので、測定精度が向上する。
【0115】
これらの結果、上記第１の実施の形態の透水試験装置１０によると、少量の測定水量で済む低透水性地盤から中量、多量の測定水量を必要とする中高透水性地盤まで、単一の試験装置で連続した測定が可能となる。しかも、低透水性地盤での可及的な測定時間の短縮が可能であり、試験孔２０への設置も容易である。したがって、トータルとしての測定効率が大きく向上し、作業性に優れたものとなる。
【0116】
また、低透水性地盤の透水性を測定する第１の気密水槽１３は容積(断面積)小さく、外側の第１の筒体１１と内側の第２の筒体１２との間に位置してリング状（筒状）の形状になっている。したがって、試験孔２０内の水位変化が小さくても第１の気密水槽１３内の水位変化は大きな変化として示される。そのため、低透水性地盤の透水性を測定する場合にも、水位変化の読み取りが容易であり、測定がしやすくなる。測定時間も短くなる。
【0117】
また、外側の第１の筒体１１の下部に設けられている第１の空気流入口１５，１５及び第１の注水口１６，１６と内側の第２の筒体１２の下部に設けられている第２の空気流入口１７及び第２の注水口１８は、それぞれ空気流入専用の開口、注水専用の開口に、それぞれ分離独立した状態で上下に離して設けられており、空気流入専用の開口１５，１５及び１７は注水専用の開口１６，１６及び１８よりも所定の高さ高い位置に設けられている。したがって、空気流入用の開口部では、空気の流入、気泡の発生がスムーズで、流入効率も高い。また、注水用の開口部では、水の流れがスムーズで、注水効率も高い。
【0118】
そして、内側の第２の筒体１２の下部の空気流入専用の第２の空気流入口１７により、第１の気密水槽１３内には試験孔２０内の試験水の定水位に対応した定水位が形成される。この第１の気密水槽１３内の定水位位置は、内側の第２の筒体１２の下部の空気流入専用の第２の空気流入口１７が注水専用の第２の注水口１８よりも所定の高さ高い位置に設けられていることから、試験孔２０がある地盤面よりも所定高さ高い位置にある。そして、第１の気密水槽１３内の周方向の全体に亘って形成される。したがって、従来のような試験孔２０内での確認に比べて、定水位の確認は極めて容易になる。この点でも著しく測定作業が容易になり、測定精度が向上する。
【0119】
＜浅層地盤から深層地盤に亘る透水係数の算出＞
上述した図６～図１０の説明では、地盤表層部に地盤工学会規格の浅い試験孔２０（直径３０センチ、深さ３０センチ）を形成し、同試験孔２０内に図１～図５の構成の透水試験装置１０を設置して透水係数を算出する方法について説明した。
上述した図６～図１０の説明では、地盤表層部に地盤工学会規格の浅い試験孔２０（直径３０センチ、深さ３０センチ）を形成し、同試験孔２０内に図１～図５の構成の透水試験装置１０を設置して透水係数を算出する方法について説明した。
【0120】
しかし、上記第１実施の形態に係る透水試験装置１０は、そのような地盤表層部の浅い試験孔２０の場合に限らず、深さ１ｍ以上の深い試験孔の場合、また、それよりも深い図１１に示す浅層地盤ないし深層地盤までの幅広い深度での透水試験を行うことが可能である。
【0121】
深さ１ｍ以上の深い試験孔の場合には、たとえば試験孔２０の深度を第１層、第２層と区分し、上記深さ３０センチの試験孔２０の場合と同様に順次測定してゆくようにする。
【0122】
また、図１１に示す浅層地盤ないし深層地盤の場合には、使用する試験孔２０Ａの形成にボーリングマシンを用い、上述した図１～図５の透水試験装置１０が有効に挿入される直径の試験孔２０Ａを目標とする深度Ｌ１～Ｌ４まで段階的に掘削する。そして、その掘削深度Ｌ１～Ｌ４によって規定される上位側第１層Ｎｏ１から、第２層Ｎｏ２、第３層Ｎｏ３、第４層Ｎｏ４と上部から下部方向に掘り下げた各深度で透水試験を行い、段階的に透水係数を算出してゆく。各深度での透水係数の算出方法は既に述べた深さ３０センチの試験孔２０の場合と同様である。透水試験で得られる透水係数は、各深度Ｌ１～Ｌ４における透水係数Ｋ１～Ｋ４の累計値の平均値が使用される。これにより、深さ３０センチ程度の表層部の透水係数ではなく、実現場で真に必要な表層部から深層部（第１層Ｎｏ１から第４層Ｎｏ４）までの有用な透水試験値が求められる。
【0123】
このように、上記第１の実施の形態の透水試験装置では、Ｌ１～Ｌ４と深度を異にする第１層Ｎｏ１～第４層Ｎｏ４について、各層毎に上述の場合同様の段階的な透水試験を行うことにより、地下水面より上部の浅層地盤から深層地盤までの広い領域での透水試験が可能となる（任意の層の透水係数を算出することができる）。さらに、湿潤水頭ｈと試験孔２０Ａの半径ｒの比で表されるアスペクト比ｈ／ｒの条件、ｈ／ｒ＞１０～５０も容易に満たすことができる。
【0124】
もちろん、先に述べた従来の透水試験装置（特許文献１／特開２０１２－１２７６７３号公報）を用いても一応浅層地盤における透水試験は可能である。その場合の構成を図１８に示す。
【0125】
図１８において、符号３０は従来の単管式の透水試験装置を示しており、３１は気密水槽を形成する円筒体、３２は同延筒体３１の上端側キャップ、３３は同延筒体３１の下端側キャップ、３１ａは水量目盛、３４，３４・・は定水位保持管及び注水管として機能する複数の開口である。
【0126】
符号４０は、上述した第１の実施の形態の図７の試験孔２０に対応する同寸法、同形状の定水位タンクである。この定水位タンク４０の内壁面部には底面との間に所定の間隔を開けた状態で、透水試験装置３０設置用の係止板４１、４１・・が設けられている。そして、この係止板４１、４１・・上に円筒体構造の透水試験装置３０が設置される。
【0127】
一方、符号２０Ｂは、たとえばハンドオーガで所定深度Ｌ１～Ｌ４まで掘られた小径の試験孔である。この試験孔２０Ｂは、深度Ｌ１から、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４と順次掘り進められ、それら深度毎に順次透水試験を行ってゆく。ハンドオーガによる試験孔２０Ｂの形成は容易でなく、大きな径の孔を適切に掘ることはできず、上述した図７の試験孔２０のような定水位構造の試験孔を形成することはできない。したがって、ハンドオーガで掘った試験孔２０Ｂ内に円筒体構造の透水試験装置３０を挿入することは不可能である。
【0128】
そこで、上述のように地盤の上部に上述の試験孔２０と同様の定水位タンク４０を設置し、その底部の開口から細径の送水管４２を伸ばし、試験孔２０Ｂの底部側測定領域部分に注水管４４を設ける。送水管４２の下部には、空気充填型の止水用パッカー４３を設け、測定領域部分からの測定水が上層部側に漏れないようにしている。空気充填型の止水用パッカー４３には、エアホースを介して地上のエアポンプから所要の空気が供給される。
【0129】
この場合にも、透水試験装置３０による透水試験は基本的に上述の場合と同様であり、深度Ｌ１から、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４毎に順次透水試験を行って、それら各深度毎に対応する各層Ｎｏ１～Ｎｏ４の透水係数Ｋ１～Ｋ４が求められる。
【0130】
しかし、この構成の場合には、透水試験装置３０を試験孔２０Ｂ内に挿入できないために、別途定水位タンク４０を設けなければならない。また、送水管４２、注水管４４に加え、止水用のパッカー４３、それに付随するエアホースやエアポンプが必要となる。止水用のパッカー４３の取り付け、膨出作業は非常に面倒である。また、止水用のパッカー４３の空気圧が低いと漏水による測定誤差が生じる。土質によっては壁面が崩れやすい。
【0131】
これに対して、上述した第１の実施の形態の透水試験装置１０を用いた透水試験では、図１１に示すように、ボーリングマシンを用いて透水試験装置１０を挿入するのに十分な直径の試験孔２０Ａを形成することによって透水試験装置１０を容易に挿入することができ、高さ調節手段を備えた三脚５、試験孔２０Ａの深度に応じた有効な長さのエレベータラック７を用いて吊り下げ支持することによって、容易に所定の深度Ｌ１～Ｌ４に正確に位置させることができる。必要な場合には、エレベータラック７側のフック部７ｂと装置本体側の吊り下げリング１１ｂとの間に所望の長さの吊り下げチェーンまたは吊り下げロープを介在させるようにしても良い。ボーリングマシンによる掘削は、ハンドオーガによる掘削と異なって深度や土質による制限がなく、地下水面までの自由な掘削が可能である。
【0132】
したがって、上述した従来の透水試験装置３０の問題は確実に解消される。もちろん、図１１のように試験長が大きくなると、地盤への試験水の浸透量も増大する。そのため、試験長の大きさに応じて、上述した第１、第２の円筒体１１，１２の直径を大きくし、第１、第２の気密水槽１３，１４の容積を大きくすることは言うまでもない。
【0133】
【0134】
＜透水試験装置本体部分の構成＞
この第２の実施の形態に係る透水試験装置１０の構成は、たとえば図１２、図１３、図１６に示すように、上記図１～図１０に示す第１の実施の形態に係る透水試験装置１０の構成において、上記外側の第１の円筒体１１の下部外周の第１の空気流入用の開口１５，１５部分に位置して、同外側の第１の筒体１１の下部外周面との間に表面張力が小さく水位上昇度が大きくなる毛細管スペース４を形成し、この毛細管スペース４部分での水位変化を見ることにより低透水性地盤における透水性試験の測定効率を向上させたことを特徴とするものである。
この第２の実施の形態に係る透水試験装置１０の構成は、たとえば図１２、図１３、図１６に示すように、上記図１～図１０に示す第１の実施の形態に係る透水試験装置１０の構成において、上記外側の第１の円筒体１１の下部外周の第１の空気流入用の開口１５，１５部分に位置して、同外側の第１の筒体１１の下部外周面との間に表面張力が小さく水位上昇度が大きくなる毛細管スペース４を形成し、この毛細管スペース４部分での水位変化を見ることにより低透水性地盤における透水性試験の測定効率を向上させたことを特徴とするものである。
【0135】
上記第１の円筒体１１の下部外周の第１の空気流入口１５，１５は、それぞれ第１の円筒体１１の下部外周の左右両側に位置して設けられており、その下部には所定の間隔を置いて第１の注水口１６，１６がペア状態で設けられている。上記毛細管スペース４は、それら第１の空気流入口１５，１５及び第１の注水口１６，１６を有する上記第１の円筒体１１の下部外周に図１４（斜視図）及び図１５（展開図）に示す毛細管スペース形成部材１を着脱可能に嵌合することによって形成されている。
【0136】
この毛細管スペース形成部材１は、たとえば図１４（斜視図）に示すように、上記第１の円筒体１１の下部外周に所定の弾性圧を伴って面一に嵌合される断面Ｃ形の弾性筒（半円寸法よりも所定寸法大きい断面Ｃ形の弾性筒）により構成されている。そして、その筒体部２の高さは、嵌合状態において、上記第１の円筒体１１の下端側蓋部材１１ｂの縁部上端から上記第１の空気流入口１５，１５の上端を超える十分な高さのものに形成されている。そして、その開口部側の左右両側壁２ａ、２ａの内側には、上記第１の空気流入口１５，１５及び第１の注水口１６，１６の周囲を囲む形で、所定の深さの（浅い）毛細管スペース形成溝３が設けられ、それにより同開口部側の左右両側壁２ａ、２ａが部分的に肉薄に形成されている。
【0137】
毛細管スペース形成溝３は、たとえば図１４及び図１５（展開図）に示すように、上記第１の空気流入口１５，１５及び第１の注水口１６，１６に対応する部分では、全体として山形の形状（二等辺三角形状）をしており、同山形の上部が上記第１の空気流入口１５，１５の周囲を囲む状態となっている。また、同山形の上端部分は、上記第１の空気流入口１５，１５の径よりも少し狭い幅で上方にストレートに伸びており、左右両側壁２ａ、２ａの上端から外部に開放されている。そして、この毛細管スペース形成溝３を除く筒体壁内周面にはシール性の高いラバー部材（ラバーシート）２ｃが貼られていて、図１２及び図１３に示す第１の円筒体１１の下部外周への筒体部２の嵌合状態では、同ラバー部材２ｃを介して、筒体部２の嵌合弾性力による均等、かつ十分な圧接圧を伴って、毛細管スペース形成溝３以外の内周面部分がシール性良く面一に嵌合される。この筒体部２の嵌合弾性力は、同筒体部２を嵌合時と逆方向に引くことにより、容易に取り外すことができるレベルのものとなっている。
【0138】
また、上記山形の毛細管スペース形成溝３の下部の第１の注水口１６，１６に対応する部分には、上端側円弧部が同径、同軸で相互に連通する逆Ｕ字形状の第３の注水口２ｂが設けられている。この第３の注水口２ｂの形状は、第１の注水口１６，１６と同じものでも構わない。ただ、逆Ｕ字形状となっていて、そのまま下方に開口されていると、毛細管スペース形成部材１の筒体部２が第１の注水口１６，１６からの注水の妨げにならず、試験孔２０内への注水距離を可及的に短かくすることができるので、注水効率を高くすることができる。また、第１の空気流入口１５，１５部分への毛管水も入りやすいメリットがある。
【0139】
この結果、上記第１の円筒体１１の下部外周に毛細管スペース形成部材１が嵌合された状態では、たとえば図１６に示されるように、上記毛細管スペース形成溝３により、上記第１の空気流入口１５，１５及び第１の注水口１６，１６部分に上記第１の円筒体１１の下部外周面との間で狭い隙間状の山形の毛細管スペース４が形成され、同山形の毛細管スペース４の上部が幅の狭いストレートな毛細管スペースを介して上方側から外部（大気）に開放されることになる。これにより管径の小さい毛細管と同様の扁平な隙間構造の毛細管スペース４が実現される。この場合、毛細管スペース形成溝３の溝面および第１の円筒体１１の外周面は、当然ながら十分に濡れ性が良いものとなっている（接触角の小さい材質を選定）。
【0140】
この場合、上記毛細管スペース形成部材１（その筒体部２）は、上記第１の円筒体１外周への嵌合時の弾性変形が可能で、所定の剛性がある透明な合成樹脂材で成形される。また、内側のラバー部材（ラバーシート）２ｃには、たとえばシリコンゴムなどの柔らかくてシール性の高い透明な合成樹脂材が採用される。
【0141】
このような構成の場合、当該透水試験装置１０を試験孔２０に設置した状態では、外側第１の円筒体１１下部の第１の空気流入口１５，１５部分に下部が山形に広がって試験孔２０内の試験水に浸かり、上部が第１の空気流入口１５，１５の直径よりも少し広い幅で上方にストレートに伸びて大気に開放された毛細管スペース（毛細管構造の隙間）４が形成され、同毛細管スペース４による毛細管現象によって試験孔２０内の試験水Ｗが偏平な水膜状態で第１の空気流入口１５，１５部分まで山形に上昇する。それによって、毛細管スペース４内の試験水Ｗの水位は試験孔２０内の試験水Ｗの表面水位よりも数センチメートルも高くなる。そして、同第１の空気流入口１５，１５部分では水の表面張力が低下し、空気が第１の気密水槽１３内に吸い込まれやすくなる。この場合、第１の円筒体１１下部の全周に毛細管スペース４を形成することも可能であるが、そのようにすると、試験水Ｗの上昇量が増大しすぎて却って空気（気泡）の吸い込み力が低下する。そこで、この第２の実施の形態では、上記第１の空気流入口１５，１５部分が上記山形の毛細管スペースの上部に対応するように構成しており、最適な試験水Ｗの上昇状態（最適な負圧状態／後述）を実現している。
【0142】
このような構成にすると、たとえば測定地盤の透水性が低く、地盤内に微小な水の浸透しか生ぜず、試験孔２０内の試験水の状態を長時間かけて観察していても一向に表面水位が低下しないような場合にも、毛細管スペース４部分での部分的な水位の上昇による試験孔２０内の試験水Ｗの水位の低下、第１の空気流入口１５，１５部分での空気の流入の促進により、第１の気密水槽１３内に比較的スムーズに連続した気泡が発生するようになる。その結果、透水性の低い低透水係数の地盤でも、比較的短時間で多くの測定データを得ることができるようになり、従来のような間欠的な測定データの取得から比較的連続的な測定データの取得に改善することができる。また、毛細管スペース形成部材１は、本体側第１、第２の円筒体１１，１２と同様に透明体に形成されているので、上記毛細管現象による水位の上昇をリアルタイムで明確に確認することができ、可及的早期に測定を開始することができる。この点からも測定時間の短縮、効率化が可能となる。
【0143】
また、毛細管スペース形成部材１は、本体側第１の円筒体１１に任意に着脱（嵌合）できるようになっているので、必要に応じて使用することができる。たとえば後述するように、試験孔２０形成後の予備試験で低透水性地盤であることが確認されたような場合に、測定時間の短縮、効率化を目的として使用される。したがって、上記毛細管スペース形成部材１は、上記第１の実施形態の透水試験装置１０におけるオプション部品として付加することも可能である。
【0144】
ここで、上記毛細管スペース４を設けた場合の第１の気密水槽１３内における気泡発生の瞬間を観察した結果について図１７を参照して詳細に説明すると、次のようになる。
【0145】
すなわち、毛細管スペース４がある場合、測定開始時において、すでに試験水Ｗは水膜状態で第１の空気流入口１５，１５部分まで上昇している一方、同第１の空気流入口１５，１５に対応する試験孔２０内の表面水位（定水位）は、上記図１０の毛細管スペース４がない場合に比べて、部分的に数センチΔＨ０だけ低下している（図１７参照）。
【0146】
この状態から地盤に試験水Ｗが浸透してゆくと、試験孔２０内の表面水位の低下は見られないものの（微少で判断できないものの）、毛細管スペース４内の山形に上昇した水膜状態の上昇水上部には明らかな変化が現れる。すなわち、試験孔２０内の表面水位の変化としては確認することができない地盤への数ｍｌの量の水の浸透（減少）が、試験孔２０内の水面の一つであって最も表面張力が小さい毛細管スペース４内の上昇水（毛管水）の上部に顕著に現れる。
【0147】
さらに地盤への試験水の浸透が続くと、毛細管スペース４内の上昇水は表面張力が小さい第１の空気流入口１５，１５部分で第１の気密水槽１３内の負圧により第１の気密水槽１３内に引き込まれる。すなわち、毛細管スペース４内の負圧力と第１の気密水槽１３内の負圧力との差によるパイピング現象が生じる。これにより、第１の気密水槽１３内に気泡が発生し、第１の気密水槽１３内上部まで上昇してゆく。この気泡は一つ一つが非常に小さく、発生間隔も短い連続的な気泡となる。水量目盛１９では、数個の気泡の発生後でないと１ｍｍレベルの目盛の低下は読み取ることができない。毛細管スペース４のない第１の実施形態の透水試験装置の場合、発生した一つの気泡が１円玉程度の大きさで、数個発生し、第１の気密水槽１３内を上昇する途中で大きくなる。しかし、毛細管スペース４がある場合は気泡の大きさは殆ど変化しない。これは毛細管現象で上昇した分だけ気泡の圧力が小さくなっていることによると考えられる。そして、上昇した気泡の圧力だけ第１の気密水槽１３内の負圧が低下し、それに対応した量の測定水が第１の注水口１６，１６から流出し、試験孔２０内に注水される。その結果、試験孔２０内の試験水Ｗの水位が定水位状態に復帰し、毛細管スペース４内の水位も元の定水位状態に戻り、第１の空気流入口１５，１５が塞がれ、上述した空気の流入、気泡の発生がなくなって、第１の注水口１６，１６から試験孔２０内への注水もなくなる。
【0148】
つまり、毛細管スペース４のない第１の実施形態の透水試験装置の場合には、地盤への試験水の浸透が直接試験孔２０内の表面水位に影響を与えるのに対し、毛細管スペース４を備えた第２の実施形態の透水試験装置の場合には、地盤への試験水の浸透が毛細管現象で負圧となった毛細管スペース４内の上昇水に影響を与えることになる。その点で、両者の気泡形成のメカニズムは明確に相違しており、測定地盤の透水性が低い場合には毛細管スペース４を備えた第２の実施形態の透水試験装置が有効となる。
【0149】
以上のように、毛細管スペース４のない第１の実施形態の透水試験装置と毛細管スペース４がある第２の実施形態の透水試験装置とでは、気泡を発生させるメカニズムが異なっている。毛細管スペース４がない場合には、第１の空気流入口１５，１５部分に作用する大気圧と第１の気密水槽１３内の負圧との差により気泡形成のパイピング作用が生じるのに対し、毛細管スペース４がある場合には、毛細管スペース４による上昇水（毛管水）部分の負圧と第１の気密水槽１３内の負圧との差により気泡形成のパイピング作用が生じる。つまり、毛細管スペース４による上昇水（毛管水）部分の圧力が大気圧より低くなることから、より気泡が生じやすくなるわけである。
【0150】
なお、上記毛細管スペース形成部材１（筒体部２）は、測定地盤の透水性が低く、地盤内に微小な水の浸透しか生ぜず、試験孔２０内の試験水Ｗの状態を長時間かけて観察していても一向に表面水位が低下しないような場合に使用される。したがって、中高透水性の測定地盤の場合には使用する必要がないものである。そのため、そのセット（第１の円筒体１１への嵌合）は、たとえば試験孔２０を形成し、予め所定量の水を入れて当該地盤の水の浸透度合いを確認する本試験前の予備試験の結果に基づき、測定地盤が低透水性地盤であることが確認された場合に行われる。
【0151】
そして、それを前提とした実際の嵌合操作については、その後、本試験の開始に際し、必要な試験水Ｗを貯留した当該試験孔２０に対して透水試験装置１０の下部を浸漬し、同浸漬状態において第１の空気流入口１５，１５、第１の注水口１６，１６部分の止水栓を抜いてから嵌合しても良いし、最初は第１の円筒体１１の第１の空気流入口１５，１５及び第１の注水口１６，１６部分よりも上方に嵌合しておいて、上記のように止水栓を抜いた後に第１の空気流入口１５，１５及び第１の注水口１６，１６に対応する位置にスライド状態で下降させてセットするようにしても良い。
【0152】
また、上述の説明では、毛細管スペース形成部材１における毛細管形成溝３の山形の上端部分は、一例として第１の空気流入口１５，１５の径よりも少し狭い幅で上方にストレートに伸びていると説明したが、これは第１の空気流入口１５，１５の径と同径でも良く、少し広い位でも構わない。また、その場合において、第１の空気流入口１５，１５の上方にストレートに伸びる毛細管形成溝３の山形の上端部分は、少なくとも第１の空気流入口１５，１５よりも所定距離上方に延びていれば十分であり、必要以上に高く形成する必要はない。したがって、毛細管スペース形成部材１の筒体部２の高さも必要以上に高くする必要はない。
【0153】
≪その他の実施の形態≫
以上の第１、第２の実施の形態の各部の構成は、その目的に応じて種々の変更が可能であり、決して上記の説明や図面での表示例のみに限定されるものではない。
以上の第１、第２の実施の形態の各部の構成は、その目的に応じて種々の変更が可能であり、決して上記の説明や図面での表示例のみに限定されるものではない。
【符号の説明】
【0154】
１は毛細管スペース形成部材、２は毛細管スペース形成部材１の筒体部、３は毛細管スペース形成溝、４は毛細管スペース、５は三脚、７はエレベータラック、９は三脚本体、１０は透水試験装置、１１は第１の円筒体、１２は第２の円筒体、１３は第１の気密水槽、１４は第２の気密水槽、１５は第１の空気流入口、１６は第１の注水口、１７は第２の空気流入口、１８は第２の注水口、１９は水量目盛、２０は試験孔、２０Ａは試験孔である。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】