土壌の自動透気試験機の試作

全自动土壤透气度测试机样机

• 批准号: 16658093
• 负责人: 加藤 誠
• 金额: $ 2.43万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16658093/
• 关键词: 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

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。

本研究的目的是开发一种能够自动控制的土壤透气度测试仪。渗透系数随土壤类型和土壤结构的不同而变化，并受土壤孔隙数量和土壤孔隙形式的影响较大。因此，本研究中原型测试装置的特点或考虑点如下。 1. 在控制作用于试样上的吸力的同时确定透气系数。 2. 施加吸力（围压）并准确测量试件内的含水量和体积变化。 3.防止因吸力（围压）而产生壁流。 4.虽然将使用受干扰的样品作为测试样本，但我们将来会考虑改进样品容器以容纳未受干扰的样品。 5.使用Visual Basic创建的应用程序测量各种测量传感器，根据测量值执行自动控制，并在根据测量值计算和显示透气系数的同时进行测试。该测试仪使用空气压缩机压力从样品容器中的圆柱形样品的外周施加围压，并从置于内径上的圆柱形陶瓷管中排出水。在这种状态下，吸力受到控制。气体从圆柱形样品的横截面方向引入，并控制吸力。透气系数是根据流入量的测量值和圆筒部的入口和出口之间的压力差，利用达西定律确定的。为了自动控制这样的测量值，需要通过高精度地保持排水量和吸力的波动来校正微小的压力波动。为此，我们采用了双滴定管，并结合差压转换器和电动气动调节器来补偿水位波动，使其能够保持恒定的压差并准确测量排水量。目前，自动透气度测试机已建成并正在进行试运行。结果，对于紧密堆积的标准砂，获得了K_a=0.2cm/sec的结果，但发现需要改进。