透水性

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透水性(とうすいせい、英語: permeability)は、などの物質がを通す性質のことである。

電磁気学ではPermeabilityは透磁率のことである。明確に区別するにはMagnetic permeabilityと言う。

土の透水性[編集]

の透水性については土質力学土壌物理学の分野で研究されている。透水性はダム井戸などの土中構造物の設計の際に考慮しなければならないため、工学上重要な性質である。

ダルシーの法則[編集]

地下水の流れに対する解析によく用いられるダルシーの法則は、次式で示される。

v = k i

ここで、v:見かけの浸透流速、または擬流[1] [cm/sec]、k:透水係数、または浸透係数 [cm/sec]、i:動水勾配である。

この法則はヘンリー・ダルシー1856年上水道の濾過砂を用いて導いた、層流状態に限って成り立つ関係[1]である。ダルシーの法則で求められる浸透流速は、単位面積を単位時間に通過する流量であり、正確には流速というよりは流束と理解すべきである。これに対して、実際に水分子が移動する速度を表す場合には、実流速という言葉が用いられる。実流速は浸透流速を空隙率で割った値に等しいという関係がある[1]

透水係数(hydraulic conductivity)とは土中の水の流れやすさを示すもので、値が大きいほど水が流れやすいことを示す。透水係数の変動範囲は目安として、

  • 粘土で10−9 - 10−7 cm/sec
  • シルトなどで10−7 - 10−3 cm/sec
  • きれいなで10−3 - 1 cm/sec
  • きれいなで1 - 103 cm/sec

程度[要出典][注 1]、または

  • 細砂(粒径 1/4 - 1/8 mm)で0.016 cm/s
  • 中砂(粒径 1/2 - 1/4 mm)で0.086 cm/s
  • 粗砂(粒径 2 - 1/2 mm)で0.34 cm/s
  • 小砂利(細礫)(粒径 4 - 2 mm)で2.8 cm/s

[1]、一般に粘土は不透水、砂・礫は透水と言ってよい。

動水勾配は、

i = h / L

で定義される。ここで h水頭差 [m]、L:距離 [m] である。

土の透水性に関連する問題[編集]

土の透水には力の作用(透水力という)が伴うため、時として土構造物を破損、崩壊させることもある。

ボイリング現象 (Boiling)
地下水位よりも深く地盤を掘削したときに、山留め壁の下から潜るように周囲の地下水が流れ込み、掘削底面が乱される現象をいう。このとき地下水がボコボコと湧き出し、まるで沸騰したかのように見えるため、ボイリングと呼ぶ。
パイピング現象 (Piping)
いったん山留め壁裏に空洞が生じると、そこへ地下水が透水によって土砂とともに流れ込み、空洞が進展していく。特に河川堤防では、パイピングが生じると動水勾配 i が大きくなり、パイピングがいっそう進展するという悪循環になり、破堤に至ることもある。

脚注[編集]

  1. ^ これらの数値は、他の文献[要出典]と比べて値が小さい。単位が cm/s ではなくて m/s の場合ではないか、確認が必要である。

参考文献[編集]

  1. ^ a b c d 飯田貞夫 『やさしい陸水学』 (改訂版) 文化書房博文社、1997年、20頁。ISBN 4-8301-0795-2 

関連項目[編集]