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公開番号2025111993
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-31
出願番号2024005972
出願日2024-01-18
発明の名称土質材料試験装置および土質材料試験方法
出願人鹿島建設株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01N 3/00 20060101AFI20250724BHJP(測定;試験)
要約【課題】土質材料への通水の精度を高めるとともに、試験の精度を高めることができる土質材料試験装置および土質材料試験方法を提供する。
【解決手段】一実施形態に係る土質材料試験装置は、土質材料Mが入れられる第1シリンジ11と、土質材料Mに圧力を加えることが可能な第1ピストン12と、第1ピストン12が土質材料Mに加えている圧力を測定する第1圧力測定部13、および第1ピストン12の移動速度を制御する第1制御部14を有する第1測定ユニット15と、通水溶液Eを収容する第2シリンジ21と、通水溶液Eに圧力を加えることによって通水溶液Eを土質材料Mに供給することが可能な第2ピストン22と、第2ピストン22が通水溶液Eに加えている圧力を測定する第2圧力測定部23、および第2ピストン22の移動速度を制御する第2制御部24を有する第2測定ユニット25と、を備える。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
土質材料の吸水膨張特性を試験する土質材料試験装置であって、
前記土質材料が入れられる第１シリンジと、
前記第１シリンジの内部において、前記第１シリンジに入れられた前記土質材料に圧力を加えることが可能な第１ピストンと、
前記第１ピストンが前記土質材料に加えている圧力を測定する第１圧力測定部、および前記第１ピストンの移動速度を制御する第１制御部を有する第１測定ユニットと、
前記第１シリンジの内部の前記土質材料に供給される通水溶液を収容する第２シリンジと、
前記第２シリンジの内部において、前記第２シリンジに入れられた前記通水溶液に圧力を加えることによって前記通水溶液を前記土質材料に供給することが可能な第２ピストンと、
前記第２ピストンが前記通水溶液に加えている圧力を測定する第２圧力測定部、および前記第２ピストンの移動速度を制御する第２制御部を有する第２測定ユニットと、
を備える、
土質材料試験装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記第１シリンジおよび前記第２シリンジは、耐腐食性を有する材料によって構成されている、
請求項１に記載の土質材料試験装置。
【請求項３】
前記第１制御部は、ねじ軸が前記第１ピストンに接続された第１ボールねじと、前記第１ボールねじを駆動する第１パルスモータとを含んでおり、
前記第２制御部は、ねじ軸が前記第２ピストンに接続された第２ボールねじと、前記第２ボールねじを駆動する第２パルスモータとを含んでいる、
請求項１または請求項２に記載の土質材料試験装置。
【請求項４】
前記第１シリンジおよび前記第２シリンジの下方に配置されており、前記第１シリンジの内部空間、および前記第２シリンジの内部空間の双方に連通する空間を有する配管と、
前記配管に配置されたバルブと、
を備え、
前記第２シリンジに入れられた前記通水溶液は、前記配管を通って前記第１シリンジの内部の前記土質材料に供給される、
請求項１または請求項２に記載の土質材料試験装置。
【請求項５】
前記第１ピストンおよび前記第１測定ユニットは、前記第１シリンジの内部空間に連通する空間を有し、
前記第１シリンジの内部空間における気体および液体は、前記第１ピストンの空間、および前記第１測定ユニットの空間を介して前記土質材料試験装置の外部に排出可能とされている、
請求項１または請求項２に記載の土質材料試験装置。
【請求項６】
前記第１測定ユニットは、前記第１ピストンの変位を測定する第１変位測定部を有する、
請求項１または請求項２に記載の土質材料試験装置。
【請求項７】
土質材料の吸水膨張特性を試験する土質材料試験方法であって、
前記土質材料を第１シリンジに入れる工程と、
前記土質材料に供給するための通水溶液を第２シリンジに入れる工程と、
前記第２シリンジに入れられた前記通水溶液に第２ピストンが圧力を加えることにより、前記通水溶液を前記土質材料に供給する工程と、
前記第２ピストンが前記通水溶液に加えている圧力を測定する工程と、
前記第２ピストンの移動速度を制御する工程と、
を備える、
土質材料試験方法。
【請求項８】
前記土質材料を第１シリンジに入れる工程は、
前記土質材料の基となる試料を前記第１シリンジに入れる工程と、
前記第１シリンジに入れられた前記試料を第１ピストンが加圧して前記土質材料を作製する工程と、
を含む、
請求項７に記載の土質材料試験方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、土質材料試験装置および土質材料試験方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、放射性廃棄物や産業廃棄物等の処分施設における廃棄物等の部材を覆う材料の環境場における挙動評価を行うための膨潤性材料の挙動評価試験装置が記載されている。挙動評価試験装置は、ベースと、ベースに載せられるとともに荷重計、膨潤性材料であるベントナイト、およびピストンが入り込む穴を有する基台とを備える。
【０００３】
ベントナイトは、荷重計の上方に配置されている。ベントナイトと荷重計との間には下多孔板が配置されており、ベントナイトの上部には上多孔板が配置されている。ピストンは、上多孔板を介してベントナイトを押圧する。上多孔板の下面には移動量検出手段としての非接触型変位計が配置されており、非接触型変位計はベントナイトに埋め込まれている。下多孔板の上面には、非接触型変位計によって検出される検出部が設けられている。非接触型変位計が検出部を検出することにより、非接触型変位計から検出部までの隙間量、すなわちベントナイトの上面の上下方向の位置（高さ）が検出される。
【０００４】
ベースにおける基台の周辺位置には、ベースから上方に延びる一対の支柱が設けられている。一対の支柱の間にはアーム柱が架け渡されており、アーム柱にはピストンを有する押圧手段が設けられている。押圧手段はアーム柱に固定されるモータである駆動部を有し、駆動部の駆動によってピストンが上下方向に移動して上多孔板およびベントナイトが所定の状態に押しつけられる。基台は、取り外し自在になっており、別の場所や環境条件にて塩、高ｐＨ、高温の溶液で基台を前処理することができ、給水を行う際に、塩、高ｐＨ、高温の溶液をベントナイトに通水してベントナイトの膨潤特性、膨潤圧、膨潤変形量を把握することができる。
【０００５】
下多孔板には給水ラインが接続され、上多孔板には排水ラインが接続されている。下多孔板と上多孔板にベントナイトが挟持されている状態で給水ラインから給水が行われることで、ベントナイトに水が底面から均等に送られてベントナイトが膨潤し、余分な水が排水ラインから排出される。
【０００６】
押圧手段の駆動部等は、制御装置の指示信号に基づいて駆動する。制御装置には、荷重計の検出情報、非接触型変位計の検出情報が入力される。そして、制御装置には、ベントナイトが配置される場所の周囲環境である岩盤等の物性の情報が記憶されている。ベントナイトには、所定の給水が行われ、荷重計で膨潤圧力（変位圧力）が検出され、岩盤等の物性に基づいて圧力変化に応じたベントナイトの変位量が求められる。そして、変位量に一致する状態にベントナイトが変位するように押圧手段が動作する。このように、ベントナイトの圧力変化に対する変位量が岩盤等の変位量と対応する形で再現される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特許第６２９９０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、土質材料の膨潤量を測定する膨潤量試験、および土質材料の膨潤圧を測定する膨潤圧試験は、規格化された試験ではないことから、種々の土質材料試験装置が用いられており、試験結果にばらつきが生じているという現状がある。土質材料の膨潤変形量を評価する場合、変形量を評価するために設置するピストンの重量が試験結果に大きな影響を及ぼすことがある。また、前述したように、土質材料には通水を行う必要がある。しかしながら、土質材料への通水に関し、より精度を高めることが求められている。さらに、土質材料の各種試験の精度をより高めることが求められる。
【０００９】
本開示は、土質材料への通水の精度を高めるとともに、試験の精度を高めることができる土質材料試験装置および土質材料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】
【００１０】
（１）本開示に係る土質材料試験装置は、土質材料の吸水膨張特性を試験する土質材料試験装置である。土質材料試験装置は、土質材料が入れられる第１シリンジと、第１シリンジの内部において、第１シリンジに入れられた土質材料に圧力を加えることが可能な第１ピストンと、第１ピストンが土質材料に加えている圧力を測定する第１圧力測定部、および第１ピストンの移動速度を制御する第１制御部を有する第１測定ユニットと、第１シリンジの内部の土質材料に供給される通水溶液を収容する第２シリンジと、第２シリンジの内部において、第２シリンジに入れられた通水溶液に圧力を加えることによって通水溶液を土質材料に供給することが可能な第２ピストンと、第２ピストンが通水溶液に加えている圧力を測定する第２圧力測定部、および第２ピストンの移動速度を制御する第２制御部を有する第２測定ユニットと、を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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