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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-25
(45)【発行日】2024-11-05
(54)【発明の名称】試験装置および試験方法
(51)【国際特許分類】
E02D 1/00 20060101AFI20241028BHJP
E21D 9/04 20060101ALI20241028BHJP
G01N 33/24 20060101ALI20241028BHJP
【ＦＩ】
E02D1/00
E21D9/04 A
G01N33/24 B
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2021106499
(22)【出願日】2021-06-28
(65)【公開番号】P2023004662
(43)【公開日】2023-01-17
【審査請求日】2024-05-14
(73)【特許権者】
【識別番号】000195971
【氏名又は名称】西松建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000420
【氏名又は名称】弁理士法人ＭＩＰ
(72)【発明者】
【氏名】三戸 憲二
(72)【発明者】
【氏名】吉野 修
(72)【発明者】
【氏名】坪井 広美
【審査官】山口 剛
(56)【参考文献】
【文献】特開平０１－１６３３９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０８５０８１５９（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開２００７－２５４９９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第５６４５３７５（ＵＳ，Ａ）
【文献】特開２００６－０７０６１８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０２Ｄ １／００ － １／０８
Ｅ２１Ｄ ９／０４
Ｇ０１Ｎ ３３／２４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
試料土に気泡を混合した気泡混合土の気泡特性を試験するための試験装置であって、所定の圧力下で試料土を収容するための試料室と、
前記試料室を満たすものとは異なる特定のガスで起泡剤を発泡して得られた気泡を、前記試料土に注入する気泡注入手段と、
前記試料室内で試料土および気泡を攪拌する攪拌手段と、
前記試料室から採取された気体中の前記特定のガスの濃度を測定する測定手段と
を備える、試験装置。
【請求項2】
前記試料室は、空気で満たされた状態にあり、前記特定のガスは、アルゴンを主成分として含む、請求項１に記載の試験装置。
【請求項3】
前記試料室は、加圧下に置かれる、請求項１または２に記載の試験装置。
【請求項4】
前記試験装置は、前記測定手段により測定された前記特定のガスの濃度に基づいて、気泡混合土の気泡特性として、破泡率、破泡量またはこれらの両方を演算する演算手段
をさらに備える、請求項１～３のいずれか１項に記載の試験装置。
【請求項5】
試料土に気泡を混合した気泡混合土の気泡特性を試験する試験方法であって、所定の圧力下で試料土を試料室に収容する工程と、
前記試料室を満たすものとは異なる特定のガスで起泡剤を発泡し、発生した気泡を前記試料土に注入する工程と、
前記試料室内で試料土および気泡を攪拌する工程と、
前記試料室からの気体中の前記特定のガスの濃度を測定する工程と
を含む、試験方法。
【請求項6】
前記試料室は、空気で満たされた状態にあり、前記特定のガスは、アルゴンを主成分として含む、請求項５に記載の試験方法。
【請求項7】
前記気泡を注入する工程の前に前記試料土に加水および混合し、前記試料土の含水比を調整する工程を含む、請求項５または６に記載の試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、気泡シールド工法等の気泡を用いる工法に関する気泡特性試験に関し、より詳細には、試料土および気泡を混練した気泡混合土の気泡特性を試験するための試験装置および試験方法に関する。
【背景技術】
【0002】
気泡シールド工法では、カッターヘッドから気泡を添加し、切羽で気泡と切削土と混練および攪拌することにより、泥土の塑性流動化を促進している。これまで、起泡剤による流動特性や気泡破泡特性は、スランプ測定やテーブルフロー測定、大気圧下での体積変化などにより行われている。
【0003】
ＪＩＳ Ａ１１０１は、スランプ試験を規定する。スランプ試験では、スランプコーンを引き抜いた際の形状の変化を確認するが、ポンプ圧送時の土砂の性状は、塑性流動性を持ち、お椀型の性状を有するのが好ましいといわれている。ＪＩＳ Ｒ５２０１は、テーブルフロー試験を規定する。テーブルフロー試験では、フローテーブルの中央にフローコーンを置き、土砂を詰めた後、１５秒間に１５回落下運動が行われる。土砂が最も広がった方向の長さと、この方向に直角な部分の長さの平均値とがミリメール単位で測定される。
【0004】
気泡混合土破泡試験では、重量および湿潤密度を測定した各試料に気泡（起泡剤と水と空気）を添加し、混合攪拌して気泡混合土を作成する。その後、容器内で、破泡した空気が土に残らないように突き固める。気泡混合土の重量を測定し、比重から気泡混合土の破泡率が求められる。
【0005】
また、非特許文献１は、試料土、水および気泡が混合した気泡混合土について、気泡の存在量を算定する方法として、フレッシュな気泡混合軽量土の空気率試験方法（試験法１２８－２０１５）を開示する。大気圧下では、この空気率試験方法により気泡量を測定できる。しかしながら、加圧下ではこの試験の実施は困難である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0006】
【文献】ＮＥＸＣＯ試験方法、第１編、土質関係試験方法、東日本高速道路株式会社，中日本高速道路株式会社，西日本高速道路株式会社編著、高速道路総合技術研究所，平成２９年７月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
これまで、試料土と気泡を混練した際の破泡率を測定する手法が確立されていない中、混練後の気泡泥土の比重と、その気泡泥土を締め固めて気泡を排除した状態の比重を計測し、気泡が破泡していない初期状態の比重計算値との関係から、破泡率を算出する方法が用いられている。しかしながら、従来技術の破泡率の測定方法は、各段階の体積測定精度が低く、圧力下での計測が難しいことから、定量評価に利用するには充分なものではなかった。
【0008】
本開示は、上記点を鑑みてなされたものであり、加圧下においても、試料土および気泡を混練した気泡混合土の気泡特性を精度良く評価することができる試験装置および試験方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本開示では、上記課題を解決するために、下記特徴を有する、試料土に気泡を混合した気泡混合土の気泡特性を試験するための試験装置が提供される。試験装置は、所定の圧力下で試料土を収容するための試料室を備える。試験装置は、また、試料室を満たすものとは異なる特定のガスで起泡剤を発泡して得られた気泡を、試料土に注入する気泡注入手段と、試料室内で試料土および気泡を攪拌する攪拌手段とを備える。試験装置は、さらに、試料室から採取された気体中の特定のガスの濃度を測定する測定手段を備える。
【発明の効果】
【0010】
上記構成により、加圧下であっても、試料土と気泡を混練した気泡混合土の気泡特性を精度高く評価することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
気泡シールド工法は、トンネル掘削の最先端箇所にある切羽またはチャンバ内に、起泡剤を発泡して得られた気泡を注入しながら掘進する工法である。気泡シールド工法では、注入される微細な気泡が掘削土の流動性および止水性を向上させている。この気泡シールド工法は、土質の影響を受けるため、所定の試料土を用いた試験を実施して、気泡の効果を確認して最適な起泡剤の添加量などを検討することが望まれる。特に、気泡シールド工法において、掘削は、加圧下で行われるため、大気圧下ではなく、加圧下での気泡特性を評価することが可能な試験装置および試験方法が求められる。
【0013】
以下、試料土に気泡を混合した気泡混合土の気泡特性を加圧下で試験することを可能とする試験装置および試験方法について、図面を参照しながら、具体的に説明する。
【0014】
【0015】
図１は、本実施形態による気泡特性試験装置を構成する圧力容器１００およびその周辺の構造を示す側面図である。図２は、本実施形態による気泡特性試験装置を構成する圧力容器１００の斜視図である。図３は、本実施形態による気泡特性試験装置の全体構成を示す図である。
【0016】
図１に示すように、気泡特性試験装置を構成する圧力容器１００は、底部１０４と、蓋部１０６と、底部１０４および蓋部１０６に挟まれた側部１０８とを含み構成され、底部１０４、側部１０８および蓋部１０６によって密閉容器としての試料室１１０が構成されている。試料室１１０は、所定の圧力下、より好ましくは、加圧下で試料土を収容するための空間である。なお、説明する実施形態では、加圧下で試験を行うものとして説明するが、大気圧下での試験を妨げるものではない。
【0017】
説明する実施形態において、試料室１１０は、所定の直径（例えば１５ｃｍ）および所定の高さ（例えば１５ｃｍ）を有する円筒形状とされている。内容物の均一な攪拌を容易とする観点からは、試料室１１０は、好ましくは、円筒形状を有するものとするが、必ずしも円筒形状に限定されるものではない。また、試料室の寸法も、特に限定されるものではなく、所定の性質（粒径や大きさ）を有する試料土を評価できる限り、特に限定されるものではない。また、底部１０４および蓋部１０６は、特に限定されるものではないが、適切な厚み（例えば１ｃｍ）の厚みの鋼製の円形板を用いることができ、側部１０８も、特に限定されるものではないが、内部の状態を視認できるようにアクリル樹脂で作製された所定の厚さ（約１ｃｍ）の中空円筒状のものを用いることができる。
【0018】
試料室１１０を構成する底部１０４、蓋部１０６および側部１０８は、図２の斜視図で示すように、ナット１０５、両ネジシャフト１０７およびナット１０３で締結および固定されている。試料室１１０を構成する蓋部１０６は、取り外し可能に構成されており、試験前に、蓋部１０６が取り外されて、試料室１１０内に試験対象の試料土１５０が投入される。
【0019】
試料土１５０としては、適切なサイズを有する土を用いることができ、気泡シールド工法による切削土を模擬する観点からは、より粒径の大きなものとすることが好ましく、より好ましくは、９．５ｍｍのサイズを有するものを用いることができる。試料土１５０の土粒子のサイズの上限としては、試料室１１０の大きさにも依存し、試料室１１０内で攪拌可能な程度の大きさにとすることが望ましく、好ましくは、１５ｃｍの円筒の試料室であるとして１９ｍｍ未満とすることができる。
【0020】
また、試料土１５０には、事前に加水されて、想定する原位置の土壌の含水比に調整されることが好ましい。また、試料土１５０には、先行して水または起泡剤水溶液が加水されてチャンバ内で均一に攪拌された切削土を模擬する観点からは、事前に水または起泡剤水溶液が加水されて、想定する加水後の原位置の含水比に調整されることが好ましい。
【0021】
試料室１１０を構成する蓋部１０６は、試験時は、側部１０８および底部１０４に取り付けられ、ナット１０５、両ネジシャフト１０７およびナット１０３で固定・締結されて、試料室１１０内に試料土１５０が密閉される。
【0022】
圧力容器１００には、試料室１１０内で内容物を攪拌および混合するための攪拌手段１２０が蓋部１０６に設けられている。攪拌手段１２０は、蓋部１０６に設けられた穴に挿通され、回転可能な回転軸としての回転シャフト１２２と、試料室１１０内において回転シャフト１２２に接続する攪拌翼１２４と、回転シャフト１２２に手動で動力を伝達するためのハンドル１２６とを含み構成される。攪拌手段１２０は、圧力容器１００の試料室１１０内の密閉性が維持される形で取り付けられることが望ましい。攪拌翼１２４は、それぞれ、回転時に側部１０８に接触しない範囲で充分に内容物を攪拌可能な長さを有するように設計される。攪拌混練は、好ましくは、１～６０ｒｐｍの範囲で、気泡注入完了から開始し、０．１～１．０分間実施する。
【0023】
なお、説明する実施形態において、試料室１１０の内容物を攪拌は、簡便には手動で行われるものとする。つまり、説明する実施形態において、人が把持するハンドル１２６が動力伝達部を構成する。しかしながら、試料室１１０の内容物を攪拌のための動力は、これに限定されず、回転シャフト１２２は、動力伝達部として、モーターなどの動力源からの動力を回転シャフト１２２に伝達するギア、クランク、プーリーなどの機械部品に接続されていてもよい。
【0024】
【0025】
蓋部１０６には、加圧・注水口１１２が設けられている。加圧・注水口１１２から攪拌翼１２４による攪拌部位に近接した位置へ水または空気を送出するためのチューブなどの加圧・注水経路１１４が設けられている。加圧・注水経路１１４は、攪拌翼１２４と干渉しないように配置される。加圧・注水口１１２は、試料室１１０を加圧状態にするために空気を送り込むための孔であり、また、必要に応じて、試料室１１０内に注水するために用いることができる。図３に示すように、加圧・注水口１１２は、コンプレッサ１７０に接続される。コンプレッサ１７０は、所定の空気圧を試料室１１０に印加するために用いられる。コンプレッサ１７０は、また、水道またはタンクなどからの水または起泡剤水溶液を空圧により試料室１１０に注入するために用いることができる。
【0026】
加圧・注水口１１２から試料室１１０内へ空気を送り込むことにより、試料室１１０内を加圧された空気で満たされた状態にすることができる。気泡シールド工法の掘削状況を模擬する観点からは、試料室１１０内の圧力は、想定するトンネル深度の「静水圧＋切羽土圧＋予備圧（０．０２～０．０５ＭＰａ）」相当とすることができる。切羽土圧は、軟弱地盤では全土被りに対する静止土圧、アーチアクションが発揮される良質地盤ではゆるみ高さに対する主働土圧、完全に自立する堅固な固結地盤では０が採用される。例えば、地表近くの高い地下水位の条件下において、完全に自立する固結地盤を対象として、３０ｍのトンネル深度を想定した場合には、切羽土圧はほとんど作用しないが「静水圧＋予備圧」として約０．３ＭＰａが想定されるので、約０．３ＭＰａの空気圧が印加され得る。
【0027】
なお、図１に示す圧力容器１００においては、加圧・注水口１１２から加水することが可能となっているが、これは実際のシールドの施工方法に即した形で、加水方法を取捨選択できるものである。シールド掘進中に切羽のカッターから加水および気泡注入を同時に行う場合には、加圧・注水口１１２から加水しながら、後述する気泡注入口１１６から気泡を同時に注入することで施工を模擬できる。一方、切羽のカッターからは加水、バルクヘッド側の固定棒から気泡を注入という施工法とする場合には、切羽から切削土に水分を十分に加えた後に遅れて気泡を注入・混練攪拌することになる。このため、この施工法を模擬した試験方法としては、上述したように、水または起泡剤水溶液の試料土１５０への加水は、試料室１１０内に収容する前に行うことで、試料土へ均等に加水する方法を選択することができる。
【0028】
蓋部１０６には、さらに、気泡注入口１１６が設けられている。また、気泡注入口１１６から攪拌翼１２４による攪拌部位に近接した位置へ気泡を送出するためのチューブなどの気泡注入路１１８が設けられる。気泡注入路１１８は、攪拌翼１２４と干渉しないように配置される。説明する実施形態において、底部１０４には、足部１０２が設けられ、底部１０４の略中央には、下方気泡注入口１２８がさらに設けられ、下方から気泡を試料室内に注入する可能に構成されている。気泡注入手段として、下方気泡注入口１２８と、上方にある気泡注入口１１６との両方を備えることにより、試料土１５０の性質に応じて、気泡の入れ方を変えることが可能となる。ひいては、攪拌手段１２０による、試料室１１０内での試料土および気泡の攪拌および混合をより確実に行うことが可能となる。
【0029】
また、圧力容器１００内の土は、撹拌翼の回転により遠心力が作用するところ、圧力容器１００の中心側にある土とも適切に混合できるようにするため、加圧・注水経路１１４および気泡注入路１１８の先端（吐出口）の位置を、圧力容器１００の中心に近い位置とすることが好ましい。
【0030】
気泡注入口１１６および下方気泡注入口１２８は、起泡剤を泡立たせて発生された気泡を試料室１１０に送り込むための孔である。説明する実施形態においては、気泡注入口１１６および下方気泡注入口１２８は、所定の圧力で、特定のガスで、所定濃度の起泡剤を所定の発泡倍率で発泡して気泡を発生する気泡発生装置１６０に接続されている。
【0031】
気泡シールド工法の掘削状況を模擬する観点からは、気泡の注入先圧力は、想定するトンネル深度の「静水圧＋切羽土圧＋予備圧」相当となる。例えば、地表近くの高い地下水位の条件下において、完全に自立する固結地盤を対象として、３０ｍの深度でのトンネル掘削を想定した場合には、切羽土圧はほとんど作用しないが０．３ＭＰａの「静水圧＋予備圧」が想定されるため、気泡の注入先圧力は０．３ＭＰａとなる。発泡倍率は、特に限定されるものではないが、５～２０倍の範囲内の所定の値に設定することができ、より好ましくは、５～１０倍の範囲内の所定の値に設定することができる。しかしながら、気泡を所定圧力下で所定の発泡倍率を実現するためには、大気圧下に比較してより多くのガスを注入する必要がある。例えば、０．３ＭＰａの静水圧を想定した場合に、発泡倍率５倍を実現するためには、大気圧と比較して４倍のガスを注入する必要がある。使用する起泡剤水溶液の濃度は、０．１～５％、より好ましくは、０．５～１．０％の範囲内のものを使用することができる。なお、発泡倍率に応じて起泡剤水溶液の濃度を高くすることが好ましいが、限定されるものではない。なお、発泡倍率は、起泡溶液の体積に対する気泡の体積の割合(倍)を示し、例えば、起泡溶液の体積が５Ｌで、発生した気泡の体積が２５Ｌの場合、５倍となる。
【0032】
気泡発生装置１６０内では、起泡剤供給ポンプを介して供給された起泡剤水溶液と、コンプレッサを介して供給された圧縮ガスとが混合された混合体が、所定の圧力によって発泡筒を通過させられることによって、気泡化する。
【0033】
使用する起泡剤は、特に限定されるものではなく、想定する工法において使用を予定している任意の起泡剤を用いることができるが、例示すると、アルキルエーテル硫酸エステル塩、アルファオレフィンスルホン酸塩、アルファスルホ脂肪酸メチルエステル塩を主成分とする界面活性剤を用いることができる。また、起泡剤は、性能を損なわない範囲において、上述した、または他の界面活性剤を複数種類併用することも可能である。
【0034】
気泡シールド工法において、切削土に注入される気泡は、通常、空気を所定濃度の起泡剤水溶液を通して、一定の発泡倍率で泡立たせたものである。これに対して、説明する実施形態による試験装置および試験方法において、注入される気泡は、試料室１１０を満たすものとは異なる特定のガスで起泡剤を所定の発泡倍率で発泡して得られたものである。この特定ガスの気泡が、気泡注入口１１６および気泡注入路１１８、下方気泡注入口１２８から、試料室１１０内に収容された試料土１５０に注入され、攪拌手段１２０により混合・攪拌される。
【0035】
ここで、特定のガスは、少なくとも試料室１１０を満たす気体とはその組成において異なるものであり、好ましくは、空気により発泡された気泡と同等の性状を有する気泡を生ずるものである。特定ガスは、例示としては、希ガスまたは二酸化炭素を主成分として含むものを挙げることができる。より好ましい実施形態においては、特定のガスは、アルゴンを主成分として含むものである。特定のガスは、市販されている所定グレードのアルゴンガスボンベから供給することができる。
【0036】
空気中の多く存在する窒素や酸素では、これらを使った気泡の破泡の際の全体量から見ると僅かな変化量となり測定にはかなりの精度が必要となる。一方、空気中に存在しないか微量しか存在しないガスであればその変化量は前者より大きくなり、変化を捉え易い。アルゴンは、大気中に一定の存在量（０．９３４％）で含まれている気体であり、水に溶け難いため気泡が安定しており、反応性が低く安定しているため、広く産業で用いられており比較的入手が容易である。これらの観点から、アルゴンガスを用いることが好ましい。特に、空気を用いた気泡と同等な性状となるガスであるという観点からは、アルゴンガスを好適に採用することができる。
【0037】
気泡は、所定の気泡注入量で試料室内に注入される。圧力容器１００が加圧されている状態で気泡が注入されることになるため、気泡注入量は、予め測定しておいた注入速度（単位時間当たりに気泡が注入される量）と設定時間により決定することができる。気泡は、所定圧力で加圧された試料室１１０内に注入するために、通常、試料室１１０内の圧力より高い圧力をかけて注入される。
【0038】
図１に示すように、説明する実施形態による圧力容器１００には、蓋部１０６に、試料室１１０内の気体を測定するために取り出すためのサンプル孔１３０が設けられている。サンプル孔１３０は、分岐されており、圧力計１３２と、リリーフ弁１３４と、ガス濃度計への採取経路１３６とに接続されている。
【0039】
圧力計１３２は、試料室１１０内の圧力を確認するために設けられている。リリーフ弁１３４は、試料室１１０内の圧力を一定に維持するために設けられている。上述したように、気泡は、試料室１１０内の圧力より高い圧力で注入されるところ、リリーフ弁１３４は、気泡の注入によって試料室１１０内の圧力が過度に上昇しないように、設定圧（例えば、上記０．３ＭＰａ）以上で解放するように構成されている。
【0040】
採取経路１３６は、試料室１１０からサンプル孔１３０を介して取り出した気体をガス濃度計１４２に送出するために設けられている。図３に示すように、採取経路１３６には、エアフィルタ１３８およびレギュレータ１４０を介して、ガス濃度計１４２が接続されている。ここで、エアフィルタ１３８は、採取される気体をろ過し、塵や水分を除去し、適切にガス濃度を測定するために設けられている。レギュレータ１４０は、ガス濃度計１４２に放出される気体の流量を調整するために設けられている。
【0041】
気泡を発泡させるために使用された特定のガスは、破泡することにより、試料室１１０内に放出され、試料室１１０を満たす空気と放出された特定ガスとの混合気体が、採取経路１３６からガス濃度計１４２に導入される。
【0042】
ガス濃度計１４２は、採取された気体中の特定のガスの濃度を計測するために設けられる。ガス濃度計１４２は、所定の測定方式で採取した気体中の特定ガスの濃度を測定する。ガス濃度計１４２としては、特に限定されるものではないが、超音波式ガス濃度計および熱伝導式ガス濃度計を用いることができる。超音波式は、ガス中を通過する音波の伝搬速度が、ガスの温度および組成に依存するところ、ガス温度および音速から、混合ガスの平均分子量を求め、平均分子量から濃度を求める方式である。
【0043】
ガス濃度計１４２には、情報処理装置１４４が接続されており、情報処理装置１４４は、ガス濃度計１４２の出力に基づいて、気泡混合土の気泡特性としての破泡量、破泡率およびその両方を演算する。情報処理装置１４４は、パーソナル・コンピュータやマイクロコンピュータ、ＦＰＧＡ（フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ）などの演算能力を有する装置である。破泡量および破泡率を演算するために、試料土の基本的な物性値が適宜事前に入力される。
【0044】
なお、説明する実施形態では、ガス濃度計１４２に情報処理装置１４４が（有線または無線で）接続されているものとして説明するが、ガス濃度計１４２と情報処理装置１４４とが直接接続されず、ガス濃度計１４２で表示される測定値を、情報処理装置１４４に人手で入力する方式であってもよい。破泡量および破泡率の演算方法については、詳細を後述する。
【0045】
攪拌手段１２０の攪拌翼については、図１～図２に例示したが、以下、図４を参照しながら、本実施形態による気泡特性試験装置において採用され得る攪拌翼について、より詳細に説明する。図４は、本実施形態による気泡特性試験装置において採用され得る攪拌翼を変形例とともに示す図である。
【0046】
図４（Ａ）は、図１および図３に示した実施形態における攪拌翼の構造を示す。図４（Ａ）に示すように、攪拌手段１２０は、回転シャフト１２２と、回転シャフト１２２から外周方向に突出する４本（回転シャフト１２２を貫通するものとして１本と数える。）の攪拌棒とを含み構成される。攪拌翼１２４は、それぞれ、回転時に側部１０８に接触しない範囲で充分に内容物を攪拌可能な長さを有するように設計される。
【0047】
図４（Ａ）に示す４本の攪拌棒１２４－１～１２４－４は、回転シャフト１２２周りで９０度ずれながら周設されており、また、回転シャフト１２２の軸方向で隣接する攪拌棒（例えば、１２４－１と１２４－２と）は、軸方向で所定距離ずれて配置される。なお、図４（Ａ）に示す例では、９０度ずれながら４本の攪拌棒１２４－１～１２４－４が並べられているが、本数は、４未満であってもよいし、５以上であってもよいし、回転シャフト１２２周りの角度のずれも９０度に限定されるものではない。
【0048】
図４（Ａ）に示すような、試料室１１０内において回転軸に接続する攪拌翼を備えることによって、シールドマシンにおいて、掘削された後の状態の試料土がチャンバ内で混練される状態を好適に模擬することが可能となる。なお、図４（Ａ）は、好ましい実施形態による攪拌手段の構成を例示するものに過ぎず、種々の変形例が企図される。
【0049】
図４（Ｂ）は、図１および図３に示した実施形態とは異なる変形例の攪拌翼の構造を示す。図４（Ｂ）に示す変形例では、攪拌手段１２０Ｂは、回転シャフト１２２Ｂと、回転シャフト１２２Ｂから外周方向に突出する２枚（回転シャフト１２２Ｂを貫通するものとして１枚と数える）の板状攪拌翼１２４Ｂ－１，１２４Ｂ－２を含み構成される。板状攪拌翼１２４Ｂは、それぞれ、回転時に側部１０８に接触しない範囲で充分に内容物を攪拌可能な長手方向の長さを有するように設計される。
【0050】
図４（Ｂ）に示す２枚の板状攪拌翼１２４Ｂ－１，１２４Ｂ－２は、回転シャフト１２２Ｂ周りで９０度ずれて設けられており、また、板状攪拌翼１２４Ｂ－１，１２４Ｂ－２間は、回転シャフト１２２Ｂの軸方向で所定距離ずれて、短手方向で重ならないように配置される。なお、図４（Ｂ）に示す例では、９０度ずれながら２枚の板状攪拌翼１２４Ｂ－１，１２４Ｂ－２が配置されているが、枚数は、１であってもよいし、３以上であってもよいし、回転シャフト１２２Ｂ周りの角度のずれも９０度に限定されるものではない。
【0051】
図４（Ｃ）は、図１および図３に示した実施形態とは異なるさらに他の変形例の攪拌翼の構造を示す。図４（Ｃ）に示す変形例では、攪拌手段１２０Ｃは、図４（Ｂ）と同様に、回転シャフト１２２Ｃと、回転シャフト１２２Ｃから外周方向に突出する２枚の板状攪拌翼１２４Ｃ－１，１２４Ｃ－２を含み構成される。図４（Ｃ）に示す板状攪拌翼１２４Ｃ－１，１２４Ｃ－２の下部には、山形の刃が設けられており、それ以外は、図４（Ｂ）に示した攪拌翼と同様である。
【0052】
図４（Ａ）～図４（Ｃ）を参照しながら複数の攪拌翼の変形例について説明したが、図４（Ａ）～図４（Ｃ）に示す中では、図４（Ａ）に示す試料室１１０内において回転軸から外周方向に突出する複数の攪拌棒を備える構成がより好ましい。
【0053】
【0054】
図５に示す試験方法は、工程Ｓ１００から開始され、工程Ｓ１０１では、原位置の含水比となるように試料土１５０の含水比が調整される。上述したように、試料土１５０としては、適切なサイズを有する土を用いることができ、気泡シールド工法による切削土を模擬する観点からは、より粒径の大きなものとすることが好ましく、より好ましくは、９．５ｍｍ～１９ｍｍのサイズを有するものを用いることができる。また、試料土１５０の含水比の調整では、模擬したい工法に応じて、原位置の含水比または加水後の含水比に調整される。例えば、気泡のみを注入する工法を想定する場合は、原位置の含水比に調整される。気泡に先行して水または起泡剤水溶液を注入する工法を想定する場合は、加水後の原位置の含水比に調整される。
【0055】
図５に示す試験方法においては、工程Ｓ１０２では、含水比が調整された後の試料土１５０が圧力容器１００の試料室１１０内に投入し密閉される。工程Ｓ１０３では、圧力容器１００のに加圧・注水口１１２からコンプレッサ１７０を用いて所定の空気圧を印加し、試料室１１０内を加圧状態とし、所定の圧力下で試料土が試料室１１０に収容される。工程Ｓ１０４では、気泡および起泡剤水溶液または水が同時または順次される。工程Ｓ１０４において、試料室１１０を満たすものとは異なる特定のガス、好ましくはアルゴンガスで、起泡剤水溶液が発泡され、発生した気泡が、所定の気泡注入量となるように試料土１５０に注入される。事前に加水後の含水比に調整される場合は、ここでは、気泡のみが注入されてもよい。
【0056】
工程Ｓ１０５では、注入した所定量の気泡と試料土と、必要に応じて後から追加された起泡剤水溶液または水とを攪拌および混合する。工程Ｓ１０５においては、試料室１１０内において攪拌翼１２４で、試料土および気泡が混合攪拌される。混合攪拌は、好ましくは、１～６０ｒｐｍの範囲で、気泡注入から０．１～１．０分間実施する。
【0057】
工程１０６では、ガス濃度計１４２により、試料室１１０から採取された気体中の特定のガスの濃度が計測される。工程１０７では、情報処理装置１４４により、得られたガス濃度に基づいて、破泡量または破泡率が演算される。破泡率または破泡量は、測定される特定のガスの濃度と、既知の基本量とに基づいて演算される。
【0058】
図６は、含水比、破泡率および破泡量の求め方を説明する概略図である。図６に示すように、全く破泡していない初期状態では、試料土の体積と、気泡の体積と、必要に応じて加水分の体積Ｖｗｗと、試料室１１０内の空気で満たされた残りの体積Ｖａとの合計が密閉容器の容積となる。ここで、試料土の体積は、地盤の土粒子の体積Ｖｓｓと、地盤における間隙の体積Ｖｓａと、地盤における含水分の体積Ｖｓｗとの合計である。これらの試料土に関する体積Ｖｓｓ，Ｖｓａ，Ｖｓｗは、基本的物性値として既知となる。気泡の体積は、気泡中のガスの体積Ｖｂａと、気泡中の起泡剤水溶液の体積Ｖｂｗとの合計である。これらの気泡に関する体積Ｖｂａ，Ｖｂｗは、気泡注入量および発泡倍率に基づいて既知であり、また気泡注入量も、注入速度および設定時間に基づいて既知である。
【0059】
一方、一定量の気泡が破泡した後は、試料土の体積（Ｖｓｓ＋Ｖｓａ＋Ｖｓｗ）と、残存する気泡の体積（Ｖｂａ＋Ｖｂｗ）と、加水分の体積Ｖｗｗと、破泡した気泡体積Ｖａｒと、容器内の空気で満たされる残りの体積Ｖａとの合計が密閉容器の容積となる。
【0060】
図６に表す関係より、含水比ｗは、試料土の基本的な物性値として既知の地盤の含水分の体積Ｖｓｗと、気泡注入量および発泡倍率から求められる気泡中の起泡剤水溶液の体積Ｖｂｗと、加水量から求められる加水分の体積Ｖｗｗと、試料土の基本的な物性値として既知の地盤の土粒子の体積Ｖｓｓと、水の比重ρｗと、土の比重ρｓとに基づいて、下記式（１）により算出することができる。
【0061】
【数1】
【0062】
また、破泡率ｍは、測定されるガス濃度ＤＧＡＳと、試料室を満たす空気中の特定のガスの存在量α（％）と、試料土の基本的な物性値として既知の地盤の間隙の体積Ｖｓａと、容器内の空気で満たされる残りの体積Ｖａと、気泡中のガスの体積Ｖｂａとに基づいて、下記式（２）により算出することができる。
【0063】
【数2】
【0064】
また、破泡量Ｖａｒは、測定されるガス濃度ＤＧＡＳと、試料室１１０を満たす空気中の特定のガスの存在量αと、試料土の基本的な物性値として既知の地盤の間隙の体積Ｖｓａと、容器内の空気で満たされる残りの体積Ｖａとに基づいて、上記式（３）により算出することができる。
【0065】
なお、説明する実施形態では、ガス濃度計によるガス濃度の測定値一点に基づいて破泡量または破泡率を一点計算するものとして説明した。しかしながら、ガス濃度計による測定値複数点に基づいてガス濃度の平均値を一度算出し、ガス濃度の平均値に基づいて破泡量または破泡率を一点計算するものとしてもよいし、ガス濃度計によるガス濃度の測定値の時系列に基づいて、破泡量または破泡率の時系列を算出することとしてもよい。
【0066】
工程Ｓ１０８では、気泡混合土の性状を表す指標として、必要に応じて攪拌トルクを計測する。測定した撹拌トルクからせん断強さが算出され、流動性を評価することができる。流動性は、例えばベーンせん断試験等により評価することができる。工程Ｓ１０９では、得られた気泡混合土の性状を視覚的に観察する。工程１１０では、本処理を終了する。
【0067】
以上、本実施形態による気泡混合土の気泡特性を試験するための試験装置および試験方法について説明した。以下、さらに、図７～図１１を参照しながら、図１～図３を参照して説明した試験装置および図５を参照して説明した試験方法により、気泡単独および気泡混合土の破泡特性を実際に測定した実験結果について説明する。
【0068】
以下の実験においては、使用する気泡の仕様は、以下の通りである。注入先圧力は、０．３ＭＰａ（現場静水圧相当）であり、起泡剤はＫＴ－１０ｃ（株式会社タック社製のアルキルエーテル硫酸エステル塩、ｐＨ７～９で淡黄色透明、比重：１．０１～１．０５、凍結点－５℃）を用い、発泡倍率は、実験に応じて約５～１０倍の範囲の値とし、溶液濃度も、発泡倍率に応じた０．５または１．０％とした。また、攪拌翼は、試料と気泡との混合が効率的にできる攪拌翼の形状・配置を実際に混合して検討した結果、図４（Ｂ）および（Ｃ）よりも優れていた図４（Ａ）に示したものを使用した。さらに、気泡を発生させる特定のガスは、市販の一般工業用圧縮ガス（純度９９．９９５％以上）のアルゴンガスボンベから供給した。
【0069】
まず、図７（Ａ）に示すように、気泡単独の性状および特性を確認する試験を実施した。気泡単独の性状および特性を確認するために、加圧下様々な条件下で、試料室１１０内に所定の気泡注入量で気泡を注入し、気泡のみで満たし、気泡の時間変化を観察した。ここで、破泡量および破泡率は、ガス濃度ＤＧＡＳから計算可能であるが、図７（Ａ）に示すように気泡が破泡して起泡剤水溶液に戻った際の液面の高さｈを測定することによっても、破泡量および破泡率を見積もることが可能であり、気泡単独の実験では、この対応関係を確認した。
【0070】
なお、破泡量（体積）は、高さｈ、断面積Ａ、発泡倍率γに基づいて、下記式で算出することが可能である。
【0071】
【数3】
【0072】
そして、特定ガスを用いて作成した気泡を使用して、破泡した場合における試料室中の特定ガスのガス濃度の増加量ΔＤＧＡＳを測定し、下記関係式を求めた。なお、ガス濃度の具体的な測定方法としては、まず、０～５秒間、採取経路内の空気を排出し、ガス濃度計を接続し、最初の３０秒間での測定値と、次の４５秒間の測定値との平均値を求めた。また、レギュレータの流量は、１．０Ｌ／ｍｉｎ（ａｔ ０．００５ＭＰａ）に調整した。また、アルゴン濃度の測定には、超音波式ポータブルガス濃度計ＵＳ－ＩＸ（第一熱研株式会社）を使用した。
【0073】
【数4】
【0074】
図８（Ａ）～（Ｄ）は、気泡単独の性状および特性を確認した実験結果を示す。図８は、横軸が気泡の注入が完了した後の経過時間を表し、縦軸が、各時点で算出される破泡率を示す。図８に示すように、起泡剤水溶液濃度が同じ条件（０．５％同士および１．０％同士）で発泡倍率を５～１２倍の間で変化させて比較した結果、発泡倍率が大きい方が泡持ちが良いことが判明した。図８（Ａ）および（Ｂ）に示すように、発泡倍率が大きい方が、注入直後の初期破泡率が小さく、経過時間に伴う破泡率の上昇傾向も同様に推移し、逆転することはなかった。起泡剤水溶液濃度０．５％で、発泡倍率５倍の例について、気泡注入直後の溶液が、破泡して溶液になったのではなく、最初から発泡に寄与していないと考え、初期の溶液分を除いて発泡倍率を補正すると７．３倍に相当し、図８（Ｃ）は、この補正前後の時間経過を示している。図８（Ｄ）は、起泡剤水溶液の濃度の違いによる破泡率の変化を示しており、発泡倍率が同じ条件で（ここでは１０倍で固定した。）起泡剤水溶液濃度を変化させて（０．５％のものと１．０％のもの）比較した結果、泡持ちは同等であった。図８（Ｄ）に示すように、注入直後の初期破泡率も、経過時間に伴う破泡率の変化も同等であった。
【0075】
引き続き、図７（Ｂ）に示すように、気泡と試料土を混練した気泡混合土の性状および特性を確認する試験を実施した。気泡の仕様は、気泡単独の性状および特性を確認する試験と同一の条件とした。試料土としては、横浜泥岩、相模層群泥岩層（ＳＬｍ層）を対象とした。気泡注入量は、試料土の２０％（体積）とした。試料土として、サイズ２種類を実施した。１つは、大粒のもので、９．５～１９ｍｍのサイズで、もう１つは、小粒のもので９．５ｍｍ以下のものとした。ここでのサイズは、かけた篩のサイズである。気泡シールド工法においては、カッターの切込み深さ、泥岩の亀裂、実際の排土状況等から、気泡シールド切削模擬土としては、大粒の方が実態に近いと考えられるため、大粒の実験結果を採用した。実際の泥岩シールド切削土は、大粒よりもさらに大きな塊になるが、ここでは試験装置の攪拌翼で攪拌できる程度の土塊として大粒の大きさを設定した。
【0076】
特に実際の泥岩のシールド切削土は、以下の理由より、実際の泥岩のシールド切削土は大粒状であるためであり、大粒のものを使用する方が、より実施工法に即した形で試験を行うことができると考えられる。
（１）実際のシールド掘進では、カッター切込み深さ（掘進速度／カッターパス数／カッター回転数、カッターが地山を削り取る時の食い込み量）が１５～２５ｍｍと大きいため、羊羹のような均質な泥岩であっても、１５～２５ｍｍ程度の大きさに切削されて取り込まれること
（２）自然界の泥岩には亀裂や薄い砂層が介在しているため、シールド切削土は、よりさらに大きくなること
（３）泥岩層の実際の排土を観察すると、拳大の土塊が多く含まれること
（１）実際のシールド掘進では、カッター切込み深さ（掘進速度／カッターパス数／カッター回転数、カッターが地山を削り取る時の食い込み量）が１５～２５ｍｍと大きいため、羊羹のような均質な泥岩であっても、１５～２５ｍｍ程度の大きさに切削されて取り込まれること
（２）自然界の泥岩には亀裂や薄い砂層が介在しているため、シールド切削土は、よりさらに大きくなること
（３）泥岩層の実際の排土を観察すると、拳大の土塊が多く含まれること
【0077】
気泡混合土の性状および特性を確認するために、加圧下様々な条件下で、試料室１１０内に含水比を調整した試料土を収容した後、所定の気泡注入量で気泡を注入し、気泡注入完了してから１分後のガス濃度ＤＧＡＳを測定し、上記式（２）から破泡率を計算した。なお、この１分の間に、気泡と試料土との混合および攪拌を完了させた。撹拌は、模擬で想定するシールドマシンの直径とカッター回転数の関係から、実験装置の直径に対する攪拌装置の回転数を求めて、約４０ｒｐｍの回転数で３０秒間行った。また、試料土に加水し、含水比を調整した際に水をなじませる養生時間を１０分とった。
【0078】
図９（Ａ）～（Ｄ）、図１０（Ａ）～（Ｃ）および図１１は、気泡混合土の性状および特性を確認した実験結果を示す。なお、ここでは、上述したように大粒の実験結果を示している。小粒は試料の比表面積が大きいため、水分を容易に吸収して泥濘化し、気泡が破泡しやすい結果となったが省略する。図９（Ａ）は、横軸を加水率とし、縦軸を破泡率として、実験結果を整理したグラフである。図９（Ｂ）は、縦軸を破泡率とし、一方で横軸は、加水した後の含水比で実験結果を整理したグラフである。図９（Ｂ）においては、横軸は、地山の含水比２８％に起泡剤水溶液で加水した後の含水比である。なお、加水率は、処理前の地山の体積に対して加えた水の体積の１００分率である。
【0079】
図９（Ａ）および（Ｂ）に示すように、横浜泥岩に気泡を添加し混練した結果、加水率が小さい（つまり含水比が低い）と破泡率は高く、加水率が大きくなるにつれて破泡率は低くなった。また、同一の起泡剤水溶液濃度（０．５％同士）で比較した場合、気泡の発泡倍率５倍より１０倍の方が破泡率が小さかった。さらに、同一の発泡倍率（１０倍同士）で比較した場合、起泡剤水溶液濃度が０．５％よりも１．０％の方が破泡率が小さかった。
【0080】
図９（Ｃ）は、横軸を加水率とし、縦軸を破泡率として、実験結果を整理したグラフである。図９（Ｄ）は、縦軸を破泡率とし、一方で横軸は、起泡剤水溶液で加水した後の含水比で実験結果を整理したグラフである。図９（Ａ）および（Ｂ）は、起泡剤水溶液により加水したものであるが、図９（Ｃ）および（Ｄ）は、起泡剤水溶液により加水したものと、水により加水したものとの両方を示している。図９（Ｃ）および（Ｄ）に示すように、水および起泡溶液で試料に加水して比較した結果、水で加水するよりも。起泡剤水溶液で加水した方が破泡率が小さかった。
【0081】
図１０は、起泡剤水溶液濃度１．０％、発泡倍率１０％、大粒の試料土で、種々の加水率で起泡剤水溶液で事前に加水した実験結果を切り出したものであり、図１１は、実験前後の試料の性状を示した表である。図１１の表中の（Ａ）は、試料に加水率１０％で加水した後と、気泡を添加した後の大気圧下での性状を示し、表中の（Ｂ）は、加水率を１５％とした場合の性状を示し、表中の（Ｃ）は、加水率を２０％とした場合の性状を示し、表中の（Ｄ）は、加水率を２５％とした場合の性状を示す。なお、溶液および気泡は、逐次添加とし、起泡剤水溶液を添加した後、１０分間養生し、その後に加圧下で気泡を注入しながら試料と混練攪拌した。図１１の表のうち、左側は大気圧下で試料に水分を添加した後の状態を示し、右側は圧力下で気泡を注入～混練攪拌した後に圧力を開放して大気圧下に戻した状態を示す。これらの実験結果から、加水率（含水比）が高い方が、多くの気泡が破泡せず、残存することが確認できた。また、加圧下から大気圧下に戻した際に、気泡が膨らみ、泡が大きくなっているのが確認された。
【0082】
上記泥岩層を対象とする実験結果をまとめると、以下の通りである。
（１）発泡倍率５～１２倍の間で気泡のみの泡持ちの実験を行った結果、同じ起泡剤水溶液濃度（０．５％または１．０％）であれば発泡倍率が大きい方が泡持ちが良かった。そして、発泡倍率が大きい方が、注入直後の破泡率が小さく、時間経過に伴う破泡率の低下も同様に推移して逆転することがなかった。
（２）泥岩層の切削模擬土として、試料のサイズ２種類（大粒：９．５～１９ｍｍ，小粒：９．５ｍｍ以下）で泥岩に加水し気泡を混練する実験を実施した結果、小粒より大粒の方が明らかに破泡率が小さかった。これは大粒の方が比表面積が小さいため、気泡の水分を吸収しにくく、破泡しにくいためと考えられる。実験結果に基づけば、泥岩を大きな塊で切削しチャンバー内に取り込む施工法とすることで、破泡率を大きく抑制可能なことが示された。
（３）泥岩に気泡を添加し混練した結果、加水率が小さい（加水後の含水比が低い）と破泡率が高く、加水率が大きくなるにつれて破泡率が低くなった。
（４）気泡の発泡倍率が５倍より１０倍の方が、起泡剤水溶液濃度０．５％よりも１．０％の方が、破泡率が小さかった。
（５）水および起泡溶液で泥岩に加水して比較した結果、水よりも起泡溶液の方が破泡率が小さかった。
（１）発泡倍率５～１２倍の間で気泡のみの泡持ちの実験を行った結果、同じ起泡剤水溶液濃度（０．５％または１．０％）であれば発泡倍率が大きい方が泡持ちが良かった。そして、発泡倍率が大きい方が、注入直後の破泡率が小さく、時間経過に伴う破泡率の低下も同様に推移して逆転することがなかった。
（２）泥岩層の切削模擬土として、試料のサイズ２種類（大粒：９．５～１９ｍｍ，小粒：９．５ｍｍ以下）で泥岩に加水し気泡を混練する実験を実施した結果、小粒より大粒の方が明らかに破泡率が小さかった。これは大粒の方が比表面積が小さいため、気泡の水分を吸収しにくく、破泡しにくいためと考えられる。実験結果に基づけば、泥岩を大きな塊で切削しチャンバー内に取り込む施工法とすることで、破泡率を大きく抑制可能なことが示された。
（３）泥岩に気泡を添加し混練した結果、加水率が小さい（加水後の含水比が低い）と破泡率が高く、加水率が大きくなるにつれて破泡率が低くなった。
（４）気泡の発泡倍率が５倍より１０倍の方が、起泡剤水溶液濃度０．５％よりも１．０％の方が、破泡率が小さかった。
（５）水および起泡溶液で泥岩に加水して比較した結果、水よりも起泡溶液の方が破泡率が小さかった。
【0083】
泥岩層を気泡シールド工法で掘進する際には、地山の含水比が低いため、気泡の水分が切削された泥岩に吸収されて破泡することが懸念されるところ、上記試験結果に基づけば、固定棒から切羽から遅れて気泡を添加し、混練攪拌する工法とすることで、気泡が破泡してしまうことを好適に抑制することが期待でき、塑性流動化を十分に確保でき、切削土による切羽の安定と切削土のスムーズな排土が可能となることが期待できる。そして、上記試験方法を実施し、図９（Ａ）および（Ｂ）に示す右肩下がりの傾向を示す加水後の含水率の結果から、破泡率が低くなる程良い加水率を狙えばよいことが理解できる。
【0084】
以上説明した実施形態によれば、加圧下であっても、試料土と気泡を混練した気泡混合土の気泡特性を精度高く評価することが可能な試験装置および試験方法を提供することができる。
【0085】
気泡は、通常、空気を用いて作成されるところ、本実施形態において、気泡は、試料室内を満たすものとは異なる特定のガスで気泡が作成される。これにより、破泡した際に試料室内の特定のガスの濃度が増加することを利用して、気泡の状態を検知することが可能となる。
【0086】
また、試料室が圧された空気で満たされた状態にあり、特定のガスが希ガスまたは二酸化炭素を主成分として含む、上述した好ましい実施形態では、一般的な空気とは識別可能な形で特定のガスの濃度が測定可能となる。
【0087】
試料室が加圧された空気で満たされた状態にあり、特定のガスがアルゴンを主成分として含むより好ましい実施形態においては、一般的な空気とは識別可能な形で特定のガスの濃度が測定可能となり、さらに、得られる気泡の性状も、空気を用いて起泡して得られる気泡と同等なものとなる。アルゴンガスは、空気に一定の存在量（０．９３４％）で自然界に存在するガスであり、水に溶け難いため、気泡の安定性が高い。またアルゴンガスは、反応性が低く安定しているため広く産業で用いられていることから入手も容易である。
【0088】
気泡注入手段が下方注入口と、上方注入口とを含む実施形態では、試料土の性質に応じて、気泡の入れ方を変えることが可能となり、攪拌手段による、試料室内での試料土および気泡の攪拌および混合を適切に行うことが可能となる。
【0089】
攪拌手段が試料室内において回転軸に接続する棒状の攪拌翼を備える好ましい実施形態においては、棒状の攪拌翼を用いることによって、シールドマシンにおいて、掘削された後の状態の試料土がチャンバ内で混練される状態を好適に模擬することが可能となる。
【0090】
試料室に収容される攪拌前の試料土を９．５ｍｍ以上のサイズを有するものとする実施形態において、実際の泥岩のシールド切削土の状態を好適に模擬することができ、実施工法に即した形で気泡特性を評価することができる。
【0091】
気泡を注入する工程の前に試料土を加水および混合する工程を含む実施形態においては、試料土に均質に加水することが可能となり、カッターヘッドから先行して切羽に水または起泡剤水溶液を、固定棒から切羽から遅れて気泡を添加し、混練攪拌する施工法における、チャンバ内で均質に水または起泡剤水溶液を加えた状態の試料土に気泡が添加される状態を好適に模擬することが可能となる。
【0092】
これまで本発明の試験装置および試験方法について図面に示した実施形態を参照しながら詳細に説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態や、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【0093】
１００…圧力容器、１０２…足部、１０４…底部、１０３，１０５…ナット、１０６…蓋部、１０７…両ネジシャフト、１０８…側部、１０９…ナット、１１０…試料室、１１２…加圧・注水口、１１４…加圧・注水経路、１１６…気泡注入口、１１８…気泡注入路１２０…攪拌手段、１２２…回転シャフト、１２４…攪拌翼、１２６…ハンドル、１２８…下方気泡注入口、１３０…サンプル孔、１３２…圧力計、１３４…リリーフ弁、１３６…採取経路、１３８…エアフィルタ、１４０…レギュレータ、１４２…ガス濃度計、１４４…情報処理装置、１５０…試料土、１６０…気泡発生装置、１７０…コンプレッサ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
