ストレーナーの影響

今回の現場透水試験では、ボーリング屋さんにストレーナーを準備していただいきました。

が、持ち込み時に確認しますと、開口率が2%程度と小さめ（こちらも準備すべきでした）。特に低透水で影響が出るだろうと感じ、この休みの間に数値実験（浸透流解析）で影響を見てみることにしました。

条件は以下の通り。
・ストレーナー開口率1.7%（φ5mmの千鳥配置）
・ストレーナー区間長（試験区間長）は0.42m
・自然水位（平衡水位）は試験区間上端より0.25m上
・定常水位は試験区間上端より2.07m上（注水式定常法）
・流量は15L/min

ストレーナー周りのメッシュです。ストレーナー部分の要素を外して不透水としています。穴のあいた部分だけ地盤（緑）にくっつけて、通水するようにしました。内部（青）は仮に k=10m/s としています。境界条件としては、100m 外側に定水位（自然水位）を張ったのと、ストレーナー内部上面に定常水位を設定しました。試験孔を中心とした90度（1/4）の3次元モデルです。

現場透水試験結果として再現してみると、透水係数は k＝1.4E-4m/s でした。一方、これを浸透流解析で流量の再現できた透水係数は k=2.5E-4m/s でした。倍半分ですが、思ったほど影響は大きくありません。

次に、ストレーナーがない場合（外した要素を土・水として戻しました）の計算をしてみました。
結果、同じ区間長の裸孔では 4.84E-4 m3/sの注入量が発生するようです。
その値を現場透水試験結果として計算してみると、透水係数は k=2.66E-4m/s となりました。浸透流の設定が k=2.5E-4m/s ですので、ほぼ正解です。昔の人は偉いですね。

透水係数を変えていくつか試してみましたが、やはり同様の結果でした。以下の通りです。裸孔では、浸透流で設定した透水係数と、現場透水試験の算定式による透水係数がほぼ一致するのに対し、ストレーナー使用時は後者が半減しています。ま、当然といえば当然の結果ですが。
透水係数のもっと低い側まで計算してみたのですが、桁落ちしてしまいました。グラフの k=5E-5m/s でも、桁落ちの影響が出ているかもしれません。

上記より、今回の条件では「開口率2% のストレーナーでは試験結果に影響が出る」ということになります。ただし、透水係数で倍半分といったところですので、オーダーで議論する精度を考えると、案外、影響は小さかったという印象です。倍半分は考察時にカバーすれば良いですね。

もう少し、透水係数が低い側でどうなるか、水頭差が低ければどうなるか、調べてみたいところです。

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20140923追記
やはり、低透水側で桁落ちの影響が出ていました。
http://phreeqc.blogspot.jp/2014/09/2_23.html