土壌の自動透気試験機の試作

• Project/Area Number: 16658093
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Irrigation, drainage and rural engineering/Rural planning
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 加藤 誠 東京農工大学, 大学院・共生科学技術研究部, 教授 (50015096)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西村 拓 東京農工大学, 大学院・共生科学技術研究部, 助教授 (40237730)
• Project Period (FY): 2004 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥3,800,000 (Direct Cost: ¥3,800,000); Fiscal Year 2005: ¥400,000 (Direct Cost: ¥400,000); Fiscal Year 2004: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
• Keywords: 地盤工学 / 土壌圏 / 透気係数 / 廃棄物処理 / 土壌燻蒸 / 土壌脱臭 / 土壌吸着 / 自動制御 / 透気試験 / 透水係数 / 土壌間隙 / ダルシーの法則 / ガスメーター / 試作 / 最適制御

Research Abstract

本研究では、自動制御を可能にする土壌の透気試験機を開発することである。透気係数は土壌の種類や堆積環境により土壌構造が異なり、土壌間隙の量、土壌間隙の形態などが大きく影響する。そこで、本研究において試作した試験装置の特徴または考慮した点は、次のようである。
1.供試体に作用するサクションを制御しながら透気係数を求める。
2.サクション(拘束圧)を負荷し、供試体内の含水量と体積変化を精度良く測定する。
3.サクション(拘束圧)により壁面流を発生しないようにする。
4.供試体は撹乱試料を用いるが、将来は不撹乱試料に対応できる試料容器の改良を考慮する。
5.各種測定センサーをVisual Basicで作成したアプリケーションにより計測し、その計測値を元に自動制御と計測値から透気係数の計算表示を行いながら試験を行う。
本試験機は、空気コンプレサー圧により試料容器内の円筒供試体の外周より拘束圧を負荷し、内径に配置した円筒セラミック管より排水する。このような状態で、サクションを制御する。サクションを制御した状態の円筒供試体断面方向から気体を流入する。その流入量と円筒断面の出入り口の圧力差の計測値からダルシーの法則により、透気係数を求める。このような計測値を自動制御するために、排水量やサクションの変動を精度良く一定に保つなど、微小な圧力変動を補正しなければならない。そのために、二重ビューレットを使用し、水位変動の補正に差圧変換器と電空レギュレターを組み合わせ、差圧を一定に、かつ排水量の精度の良い計測が可能になった。現在、自動透気試験機を構築し、試運転中である。その結果、密詰めの標準砂において、K_a=0.2cm/secの結果が得られたが、改良の必要もあることが分かった。