変水位透水試験とは｜公式・試験手順と定水位透水試験との違いをわかりやすく解説
この記事の要点
透水係数の小さい粘性土に定水位透水試験を使うと、測定精度が落ちる場合がある。変水位透水試験は水頭の変化を時間で追うため、透水係数が小さい土質でも精度よく測定できる。
この記事では変水位透水試験の意味・試験手順・透水係数の計算公式・定水位透水試験との違いを解説する。
スタンドパイプ（小径の筒）を用いて時間の変化に対応する水頭の変化を測定し、透水係数kを算定する
透水係数の公式は「k=2.3aL/A(t2-t1)×log(h1/h2)」で表される
この記事では、変水位透水試験とは何か、変水位透水試験はどのような手順で行うのか、変水位透水試験はどう求めるのか、定水位透水試験とどう違うのかを整理します。
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変水位透水試験とは給水しないで、スタンドパイプ（小径の筒）から供試体に水を透過させ、時間の変化に対応する水頭の変化を測定して、透水係数kを算定する試験です。
変水位透水試験による透水係数kの公式は「k=2.3aL/A(t2－t1)×log(h1/h2)」です。
今回は変水位透水試験の意味、方法、公式、定水位透水試験との違いについて説明します。
変水位透水試験の公式の詳細、導出は下記が参考になります。
変水位透水試験とは？透水係数の公式の導出と定水位透水試験との違い（表付き）
変水位透水試験とは？方法は？
変水位透水試験とは、給水しないため水頭差が時間と共に変化するような透水試験です。また経験的に変水位透水試験は、粘性土の透水係数の算定のために行います。
変水位透水試験ではスタンドパイプとよばれる小径の筒から供試体に透水させ、時間の変化に対応する水頭の変化を測定することで、後述する公式から透水係数kを算定できます。
変水位透水試験では給水しないため、時間の経過とともに水は供試体を透過し、ゆえにスタンドパイプ中の水頭は低下します。この時間の変化および水頭の変化量の関係を積分することで、透水係数kを求める公式が導出できます。
変水位透水試験による透水係数の公式は？
変水位透水試験の結果から算定できる透水係数kの公式を下記に示します。
Aは供試体の断面積、Lは供試体の長さ、t1は水頭がh1の時点での時間、t2は水頭がh2の移転での時間です。その他、各記号と長さの関係を下図に示します。変水位透水試験による透水係数の公式の詳細、導出方法は下記をご覧ください。
変水位透水試験とは？透水係数の公式の導出と定水位透水試験との違い（表付き）
変水位透水試験と定水位透水試験の違いは？
変水位透水試験と定水位透水試験の違いを下記に示します。
・変水位透水試験 ⇒ 給水しないため水頭差が変化する透水試験。
供試体はあらかじめ空気を排除してから飽和させる。
粘性土に適用される。
・定水位透水試験 ⇒ 給水することで水頭差を一定に保って行う透水試験。砂質土に適用される
定水位透水試験の詳細は下記をご覧ください。
定水位透水試験とは？透水係数の公式k=QL/(Aht)・計算と変水位透水試験との違い
変水位透水試験を整理した表を示します。
| 比較項目 | 変水位透水試験 | 定水位透水試験 |
|---|---|---|
| 給水の有無 | 給水しない | 給水して水頭差を一定に保つ |
| 適用土質 | 粘性土 | 砂質土 |
| 水頭差の変化 | 時間とともに低下 | 一定（変化しない） |
まとめ
今回は変水位透水試験について説明しました。変水位透水試験とは給水しないで、時間の変化に対応する水頭の変化を測定することで、透水係数kを算定します。変水位透水試験の公式、定水位透水試験の詳細など下記も参考になります。
変水位透水試験とは？透水係数の公式の導出と定水位透水試験との違い（表付き）
定水位透水試験とは？透水係数の公式k=QL/(Aht)・計算と変水位透水試験との違い
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理解度チェック
変水位透水試験とは？
スタンドパイプ（小径の筒）から供試体に水を透過させ、時間変化に対応する水頭の変化を測定して透水係数kを算定する試験です。
変水位透水試験はどんな土質に向く？
透水係数が小さい土質（粘性土など）でも精度よく測定できます。
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