ろ紙法（地盤工学では今でも一般的に使用されている）は、土壌の吸引力（または水ポテンシャル）を測定するために使用される比較的古い間接的な方法である。この動画、Doug Cobos博士が、なぜろ紙法が吸引力測定に大きな誤差を生じさせるのか、そして代わりに何を使うべきかを説明しています。

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ろ紙法による土壌吸引力の測定方法

ろ紙法は、土壌吸引力または水ポテンシャルを測定するための古い方法であり、今日でも地盤工学で一般的に使用されている。この方法では、ろ紙片を密閉容器に入れ、土壌試料を入れ、両者を平衡化させる。

その仕組みは次のとおりである。ろ紙が土壌と接触している場合（図2）、ろ紙は土壌のマトリック吸引力と平衡する。また、ろ紙が土の上に吊り下げられている場合は、土の総吸引力がこの2つの間で平衡する。濾紙が土壌と平衡したら、濾紙を取り出し、湿った状態で重量を測定し、乾燥させた後、土壌水分を求めるために乾燥重量を測定する。

ろ紙の土壌水分がわかれば、検量線を用いてそのろ紙の吸引力を推測することができる。この検量線は、基本的にろ紙の水分特性曲線である。したがって、これは土壌吸引力を測定するための間接的な方法である。

土壌吸引力の測定ろ紙法の長所と短所

ろ紙法には長所も短所もある。以下に、ろ紙法を使うことの魅力的な点をいくつか挙げる：

ろ紙法の利点

1. 安価な手法だ：ワットマン42番のろ紙、オーブン、密閉容器があれば測定できる。
2. ASTM規格ASTM D 5298には、ろ紙法が記載されています：これは多くの工学的用途において重要な要件である。
3. 飽和状態から空気乾燥状態までの土壌吸引力を測定：ろ紙法は吸引力ゼロから空気乾燥まで測定できるため、自然界で遭遇する可能性のある土壌吸引力の全範囲をカバーできる。

ろ紙法の欠点

ろ紙法にはプラス面もあるが、この方法を使うのは危険だという大きなデメリットもある。見過ごされがちなのは、以下のような問題である：

1. 土壌の吸引力測定に大きな誤差が生じる可能性がある：土壌サンプルとろ紙の間に温度差があると、吸引力測定に大きな誤差が生じます。サンプルとろ紙の温度差が1度でもあれば、土壌吸引力測定に8MPaの誤差が生じます。また、実際には1度の温度差はあり得ませんが、ろ紙とサンプルの間に10分の1度、あるいは100分の1度の温度差が生じることはあり得ますし、実際、かなりあり得ます。というのも、真に等温の条件を作り出すことは、人々が理解している以上に難しいからである。
2. 土壌の吸引力の誤差は、湿った土壌ほど大きくなる：この誤差がどれほど大きいかを実感していただくために、永久萎凋点（吸引力1.5MPa（または4.2PF））の場合、土壌サンプルとろ紙の間に1/10度の温度差があるだけで、吸引力の測定に55％の誤差が生じます。これらの誤差は、より湿潤になるにつれて、あるいはより低い吸引力になるにつれて大きくなります。1.5MPaは比較的乾燥した土壌である。湿った土壌で測定する場合、この方法で土壌の吸引力を正確に測定するには、約1,000分の1度以内の温度一致または温度安定性が必要です。
3. ASTM規格は、異なるろ紙ロットに対する普遍的な校正方法を推奨している：ろ紙法のもう一つの大きな問題点は、ASTM規格が複数の種類のろ紙と複数のロットのろ紙に対して普遍的な校正法を推奨していることである。これは、ろ紙法から良好な測定値を得るための効果的な方法ではないことが証明されている。文献によると、同じ種類のろ紙でもロットやバッチが異なると同じ検量線にはならないことが分かっています。Bill Lycos博士とNing Lu博士は、Wattman 42番ろ紙の7つの異なるロット間の検量線の違いを比較した論文（Likos, 2002）を発表した。彼らが発見したのは、妥当な精度を得るためには、これらのロットごとに個別の検量線が必要だということでした。これらの異なるロットのろ紙すべてに万能検量線を適用すると、95％の信頼区間に含まれる25～50％の誤差が生じることになる。

最新の方法では、より正確な土壌吸引測定が可能

要するに、実際にはほとんど不可能な完全な等温条件であっても、ろ紙法による吸引力測定では25～50％の誤差が生じる可能性があるということだ。実際にはもっと正確で簡単な最新の方法があります。それは WP4Cは、正確な土壌吸引力を迅速かつ簡単に測定する方法である。これは基礎物理学に基づいた実証済みの第一原理法です。非常に正確なので、他の方法の校正にも使用されています。詳しくは製品ページをご覧ください。

探検するWP4C

参考

Likos, William J., and Ning Lu."Filter paper technique for measuring total soil suction." 輸送研究記録 1786 no.Transportation research record1786, no：120-128.記事リンク

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