難透水性覆土の透水係数に与える透水試験方法の影響
㈱安藤・間 正会員 ○千々松正和，木村誠 東電設計㈱ 正会員 矢込吉則
日本原燃㈱ 正会員 工藤淳，庭瀬一仁1 １．はじめに
現行の
JIS A 1218
で規定された透水試験法は，透水係数1 × 10
-9m/s
までが適用下限範囲であるが，それ以下の透水係数（例えば，低レベル放射性廃棄物処分施設の難透水性覆土の透水係数）に対しても
JIS A 1218
で試験 が実施されているのが実状である．しかし，透水性が低く試験に時間を要するため，様々な工夫が必要となっている．そこで，試験方法や試験時間を短縮する方法の違いにより得られる値に差が生じるのか確認を行った．ここでは，通 常の変水位透水試験において，供試体長や動水勾配，飽和促進の有無が結果に与える影響について確認した．ま た，差圧型変水透水試験や三軸透水試験を行い変水位透水試験との比較も行った．
２．試験ケース
変水位透水試験における影響確認については，表-1に示す項目について確認を行った．また，実施前の飽 和促進（水浸脱気）の有無の影響については，表-2に示す試験条件で試験を行った．また，表-3に示す条件 で試験を行い，試験方法による結果の差について確認するとともに，三軸透水試験に関しては，供試体長，
有効拘束圧の影響について確認を行った．試験は全て同一仕様の供試体（
Ca
型ベントナイト30%
混合土，Wopt+4%
，締固め規定値C
値=100%
）を対象に実施した．1 キーワード：放射性廃棄物埋設設備，難透水性覆土，ベントナイト混合土，透水試験 連絡先：〒305-0822 茨城県つくば市苅間515-1/TEL:029-858-8810/FAX:029-858-8829
表-1 変水位透水試験の影響確認項目
供試体長
H(mm)
動水勾配i
試験容器内面処理20 10
あり40 10
～50
なし60 100
－表-2 飽和促進の有無の影響確認試験
供試体長
H(mm)
動水勾配i
飽和促進の有無60 10
～100
ありなし
表-3 試験方法の違いによる影響確認
試験方法 供試体長
H(mm)
有効拘束圧Pc(kN/m
2)
変水位
60
－差圧型変水位
60
－三軸
20,60,80 100, 200, 400
３．試験結果
(1)変水位透水試験における影響確認：図-1
に変水位透水試験における動水勾配の違いによる透水係数の測定結果の比較を示す．今回の試験では動水勾配として
i=10
～100
の範囲で試験を行ったが，動水勾配が小さ い方が得られる透水係数は若干大きな値となった．しかし，動水勾配を試験初期から高い値に設定している 方が供試体への浸潤が早く飽和に達するのが早くなるため，透水係数の値は動水勾配が低い場合に比べて早 く得られている．また，動水勾配がi=10
～20
の場合は，得られる値に比較的大きな変動が生じている．0 20 40 60 80 100
1.0E-13 1.0E-12 1.0E-11 1.0E-10 1.0E-09 1.0E-08
0 30 60 90 120 150 180 210
動水勾配
透水係数k15(m/sec)
経過日数
透水係数① 透水係数② 透水係数③
動水勾配①；i=10～20 動水勾配②；i=10～50 動水勾配③；i=100
1.0E-13 1.0E-12 1.0E-11 1.0E-10 1.0E-09 1.0E-08
0 10 20 30 40 50 60 70 80
供試体長(mm) 透水係数 k15(m/s)
容器内面処理あり、i=10 容器内面処理あり、i=10～50 容器内面処理あり、i=100 容器内面処理なし、i=10 容器内面処理なし、i=10～50 容器内面処理なし、i=100
図-1 動水勾配の違いによる透水係数測定結果の比較 図-2 供試体長，動水勾配，試験容器内面の処理 の有無による比較
土木学会第69回年次学術講演会(平成26年9月)
‑281‑
Ⅲ‑141
図-2には供試体長，動水勾配，試験容器内面の処理の有無による比較を示す．ここで，容器内面処理とは，
容器内側の面と供試体との間からの浸水を防ぐために試料と壁面の密着性を高めるために容器の内側面の仕 上がりを粗くするような処理のことである．図-2からは，総じてこれらの影響は小さいが，図-1で見られた 動水勾配が小さい方が透水係数が大きくなる傾向については，供試体長に関係なくいずれの供試長でも同様 の傾向が見られる．
(2)飽和促進の有無の影響確認：図-3
には，飽和促進の有無の違いによる透水試験結果の比較を示す．この結果から，飽和促進（水浸脱気）を施しても得られる透水係数の値について差異はないこと，そして飽和促 進を施すことにより透水係数は早く安定していることが分かる．
(3)試験方法の違いのよる影響確認：図-4
には差圧型変水位透水試験の結果を示す．この試験では試験前に供試体の飽和促進を行い，動水勾配
i=10
で試験を行った．変水位透水試験の結果である図-3とほぼ同じ透 水係数の値が得られていることが分かる．図-5には三軸透水試験の結果（飽和促進あり）を示す．三軸透水 試験の場合，拘束圧を負荷するため供試体が変形し拘束圧の値に応じて得られる透水係数の値が異なってい ることが分かる．拘束圧が大きくなるほど透水係数の値は小さくなっている．そこで変形後の密度から有効 モンモリロナイト密度を算出し，得られる透水係数との関係を既存値と比較した結果を図-6に示す．その結 果，三軸透水試験で得られる透水係数は，有効拘束圧の影響による密度変化に整合していることが分かる．1.0E-13 1.0E-12 1.0E-11 1.0E-10 1.0E-09 1.0E-08 1.0E-07
0 10 20 30 40 50 60 70 80
経過日数 透水係数 k15 (m/s)
0 20 40 60 80 100 120
動水勾配
飽和促進なし 飽和促進なし 飽和促進なし 飽和促進あり 飽和促進あり 飽和促進あり
動水勾配①；飽和促進なし 動水勾配②；飽和促進あり
1.0E-13 1.0E-12 1.0E-11 1.0E-10 1.0E-09 1.0E-08 1.0E-07
0 10 20 30 40 50 60 70 80
経過日数 透水係数 k15 (m/s)
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
背圧(MPa)
背圧負荷 背圧負荷 背圧負荷 背圧
図-3 飽和促進の有無の影響；変水位透水試験結果 図-4 差圧型変水位透水試験結果
1.0E-13 1.0E-12 1.0E-11 1.0E-10 1.0E-09 1.0E-08 1.0E-07 1.0E-06
0 2 4 6 8 10 12
経過日数 透水係数 k15(m/s)
Pc=100kPa H=100mm Pc=100kPa H=60mm Pc=100kPa H=20mm Pc=200kPa H=100mm Pc=200kPa H=60mm Pc=200kPa H=20mm Pc=400kPa H=100mm Pc=400kPa H=60mm Pc=400kPa H=20mm
1.E-15 1.E-14 1.E-13 1.E-12 1.E-11 1.E-10 1.E-09 1.E-08 1.E-07 1.E-06 1.E-05
0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 有効ﾓﾝﾓﾘﾛﾅｲﾄ密度 [Mg/m3]
透水係数 k15(m/s)
前田ほか、1998 佛田ほか、2004 長谷川ほか、2004 伊藤ほか、2010 三軸透水 三軸透水棄却 Pc=100kPa, H=20mm
Pc=200kPa, H=20mm
図-5 三軸透水試験結果 図-6 三軸透水試験結果と既存値の比較 ４．まとめ
難透水性混合土を対象にした透水試験に関して，試験仕様や試験方法（変水位，差圧変水位，三軸）が結 果に与える影響について確認を行った．その結果，いずれの試験で実施しても得られる透水係数には大きな 差異はないことが分かった．ただし，三軸透水試験における有効拘束圧の影響については，十分に留意して 試験を行う必要がある．
【参考文献】
1
）前田ほか：カルシウム型化及びカルシウム型ベントナイトの基本特性一膨潤圧，透水係数，一軸圧縮強度及び 弾性係数，PNC TN8410 98-021，1998．2）佛田ほか：高圧圧密試験装置を用いたベントナイト系緩衝材の透水係数算出における試 験方法の高度化，第39
回地盤工学研究発表会，pp.1203-1204
，2004
．3
）長谷川ほか：ベントナイトの透水・浸潤特性への海水影響，電 力中央研究所報告，研究報告N04005，2004． 4
）伊藤ほか；低配合ベントナイト混合土の長期状態変化を踏まえた設計手法に関 する一考察，第65
回年次学術講演会講演概要集，土木学会，CS7-017
，2010
．土木学会第69回年次学術講演会(平成26年9月)
