島根大農研報（Bun Fac Agr Sh1mane Un1v）2655−60．1992
締固めた凝灰岩の特異な透水性について
烏 山 胱 司＊
On The Unique Properties of Permeabi1ity of
Compacted Tuff
Koushi T0R皿AMA
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果，締固めた凝灰岩の透水性の特異な傾向は今年度も存
1。ま え が き
在し，これは固有の傾向と考えられるにいたったので，
その結果をここに報告する．
山陰地方には大山や三瓶山などの火山があり，このた
め各種の凝灰岩が火山周辺に分布している．これらの地
2。実 験 方 法
域にダムや道路，その他の盛土工事を行う場合には凝灰
実験に用いた試料土は昨年度と同様に農林水産省中国
岩系の材料も利用することになる．これらの締固めた凝
灰岩の勢断粋性については別報1）に示したとおo）である．
四国農政局管内で建設中のNダムのランダム材の角礫凝
また締固めた凝灰岩の透水性についても別報2）に示した
灰岩である．実験にはこの5mmふるい通過分を用いた．
とお｝）である．この結果，勢断特性については一般の砂
この材料の物理的1性質は表一1に示す．
質土と同様の傾向にあり，大きな特異性は認められなか
搬入された材料の自然含水比w＝13∼15％である．透
った． しかし透水性については圧密圧力σ3、’が増加す
水試験は含水比w＝8−11％で行った．このため，1㎜
るにもかかわらず，透水係数kが増加する供試体や，逆
ふるい通過後の材料は必要に応じて，加水あるいは室内
にσ3。’を一定にして背圧ubを加えて飽和度を増加させ
で徐々に乾燥して所定の含水比に調整し，ビニール袋に
ても，kが減少する供試体が多数存在した．さらに透水
密封して，1週間以上置いた後，実験に用いた．まさ土
試験中に流出水に濁りが生じる供試体もあり，一般の砂
や普通の粘性土ではW．p。の数％湿潤側までは，含水比
質土とはその透水性が大きく異なる傾向を示した．この
調整して置いた場合，試料内の含水比が上下で変化する
特異な傾向が昨年度の実験のみに何らかの原因で生じた
ことはない．ところが，凝灰岩材料ではW．ptの乾燥側
のか，あるいは実験に用いた凝灰岩の固有な性質なのか
の試料土でも，底近くの含水比がかなり増加してお｝），
1∼2週間の静置期間中に重力によって，間隙水が移動
を明らかにするため，再度，透水試験を行った．この結
したことを示しており，一般の砂質土に比べて特異な含
水特性を有している．
・農村工学講座
55
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鳥山：締固めた凝灰岩の特異な透水性について
4層10回1ogk：一6．33＋O．0643w’ （r＝O．372）
59
表一2 パイピング試験供試体g）諸元
5層30回1og k二一10．8＋0．3ユユw’ （r＝o．820）
ρd
W0
No
5層30回締固めでは相関性は良いが4層10回では相関性
浸透流
の方向
，
e
9／cm3
％
W％
は良くない．また，透水試験の経過とともにrが減少し
TP−1
TP−2
TP−3
TP−4
TP−5
ており，ばらつきが増加している．
締固めた凝灰岩では透水係数kと締固め含水比，問隙
比，透水後の含水比との関係はいずれもばらつきが大き
い．これはk∼σ3。’関係が一定していないためである．
これ以外にも，透水試験中，浸透水に濁｝）が生じた供試
14．60
1．577
O．690
23．25
下向き
14．60
1．592
O．675
22．60
上向き
下向き
14．46
1．541
O．730
24．18
14．50
1．518
O．757
23．92
下向き
14．63
1．545
O．725
24．22
上向き
416 （・）・・二・
体が10本あった．このことはコロイド粒子が流亡したこ
×10■4
とを示している．透水試験中のタイプ2，タイプ3の透
2．O
⋮≡1
水係数の異常な傾向は浸透水によって土粒子が移動して，
よ
泌 へ、
1．0
30（
．…1
ξ
・・ぎ
・・ ＼＼ ！ ＼
暑
い！ ◎
、）
＜1’
＼い ㌧ぺ
浸透路が拡がればkが大きくなり，土粒子が問隙の一部
を塞げばkが減少すると考えられる．このことは浸透に
員 q
10岸
上！向附 △災△t
よ｝）、土粒子の流亡，即ちパイピングの発生の可静性を
△△
示すものである．
020004000
O
t（min）
×10−4
3。パイピング試験について
2．O
パイピングの実験方法は規格化されたものはない．こ
；≡1
た．試料土の最大粒径は4．76mmであるから，土粒子と
水は自由に流出可能である．
実験は内径10cmのモールドに試料土を標準締固め法
で3層25回または3層12回で突き固めて，そのまま透水
試験器にセットした．供試体諸元を表一2に示す．
為
Y限。
o1．0 基＼ i
こでは流出側のポーラス・ストーンの代わ6川こ，10mm
格子点ごとに直径5mmの孔をあけたアクリル板を用い
（b）TP−2
20
ユ0・一
ム
．サ‘’頓⑩叩…⑫⑳
0 0
0． 2000 4000 6000
−t（min）
609
×10−4 （c）TP−3 ・冒
…≡1
■2・0と。・ 20喜
言 へ 余
実験てはまず試料土を飽和させるために，限界動水勾
二1・・㌣匁伊 1・I＜
配よ1）小さな動水勾配で約1日間の上向きの透水を行っ
6 岸
た．この場合，初期の浸透水は全て濁っていた．しかし
O 0
．，／＼、1べψs／△tく
時間の経過とともに濁｝）は消えた．この濁りの状態は透
020004000
t（min）
水試験において生じた濁りと似ており，凝灰岩中の軽い
（d）TP−4 30．5
×1014 冒
…〆、弁△Ws／△t ぎ
微粒子が非常に流亡しやすいことを示している．この際
の流出土総量は非常に少ないので粒度分析はしていない．
・〔 20）
ついで，下向き浸透流を与える供試体の場合は透水試験
器を反転し，上向き浸透流を与える場合はそのままにし
㌧／壮其 八1・！
て実験を行った．
1 ；k 帖 ・小1地
実験は下向きまたは上向き浸透流を一定動水勾配で50
∼100分以上与えた後，動水勾配を段階的に増加して行
った 実験では流出水量と流出土砂量を測定した 動水
勾配i，透水係数kの経時変化を図一7に示す．透水初期
定値に近ずいている．
’△
0 0
0 2000 4000 6000
t（min）
×1014
6．0
⋮≡1
にkが増加するが，その後，kは急激に減少した後，一
く4．0 ＜1
＼4．0
（e）TP−5， 9
20切
…≡1
10j＜1
当 2．O
初期の飽和過程およびパイビング試験開始後の経過時
峯
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2000 4000 6000 8000 10，000
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間ごとの土粒子の流出速さを図一7に示す．図一7は供
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図一7
動水勾配，透水係数，土砂の流出速さの経時変化
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