JP2003020649A - 掘削底部地盤の変状予測方法およびプログラム - Google Patents
掘削底部地盤の変状予測方法およびプログラムInfo
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- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 優れた精度の下、領域毎や施工段階毎に掘削
底部地盤の変状予測を、簡便確実になしうる掘削底部地
盤の変状予測方法を提供する。 【解決手段】 土留掘削工事に伴う底部地盤の変状を予
測する方法であって、前記底部地盤下にあって該底部地
盤の変状を生起する被圧帯水層における水圧と、前記被
圧帯水層上の土被り圧、土留壁又は杭と地盤との間の接
触抵抗、および土留壁下端又は杭下端以深の粘性土層の
粘着力のいずれかを含む前記水圧に対する抗力とについ
て、多次元圧密理論にもとづくＦＥＭ解析法を適用する
ことで、前記底部地盤における空間離散化および時間離
散化を図った水圧値および抗力値を解析し、施工過程毎
および施工領域毎に抗力／水圧比を算定することを特徴
とする変状予測方法。
底部地盤の変状予測を、簡便確実になしうる掘削底部地
盤の変状予測方法を提供する。 【解決手段】 土留掘削工事に伴う底部地盤の変状を予
測する方法であって、前記底部地盤下にあって該底部地
盤の変状を生起する被圧帯水層における水圧と、前記被
圧帯水層上の土被り圧、土留壁又は杭と地盤との間の接
触抵抗、および土留壁下端又は杭下端以深の粘性土層の
粘着力のいずれかを含む前記水圧に対する抗力とについ
て、多次元圧密理論にもとづくＦＥＭ解析法を適用する
ことで、前記底部地盤における空間離散化および時間離
散化を図った水圧値および抗力値を解析し、施工過程毎
および施工領域毎に抗力／水圧比を算定することを特徴
とする変状予測方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、土留掘削工事に伴
う底部地盤の変状を予測・評価する技術に関する。
う底部地盤の変状を予測・評価する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば都市土木工事等の施工領域が限定
されるような工事においては、限られた施工領域を有効
活用する意味からも、鋼矢板や横矢板等の土留壁を腹起
し・切梁やアースアンカー等の支保工で支持して掘削を
進行させる土留掘削を伴う工事が多く施工されている。
ただしこの土留掘削には、施工地盤や地下水の性状に応
じて留意すべき現象の発生が従来より指摘されている。
この現象とは、盤ぶくれ、ボイリング、およびヒービン
グといった底部地盤の変状現象である。このうち例えば
盤ぶくれに関して言えば、掘削底部の地盤に含まれる被
圧帯水層（例：砂・礫層など）の水圧が、該被圧帯水層
上部に存在する不透水層を含む地盤を上方に押し上げる
現象であり、この現象に対する予測・評価方法が従来よ
り提案されてきた。図１に従来手法における盤ぶくれの
考え方を示している。
されるような工事においては、限られた施工領域を有効
活用する意味からも、鋼矢板や横矢板等の土留壁を腹起
し・切梁やアースアンカー等の支保工で支持して掘削を
進行させる土留掘削を伴う工事が多く施工されている。
ただしこの土留掘削には、施工地盤や地下水の性状に応
じて留意すべき現象の発生が従来より指摘されている。
この現象とは、盤ぶくれ、ボイリング、およびヒービン
グといった底部地盤の変状現象である。このうち例えば
盤ぶくれに関して言えば、掘削底部の地盤に含まれる被
圧帯水層（例：砂・礫層など）の水圧が、該被圧帯水層
上部に存在する不透水層を含む地盤を上方に押し上げる
現象であり、この現象に対する予測・評価方法が従来よ
り提案されてきた。図１に従来手法における盤ぶくれの
考え方を示している。
【０００３】従来の予測・評価方法においては、前述し
た被圧水頭ｈｗに由来する被圧帯水層（透水層）の水圧
Ｕと、該被圧帯水層上部の地盤（不透水層とＩ層）の重
量Ｗ（土被り圧）との大小を比較することにより、前記
水圧が勝れば盤ぶくれ発生が危惧され、前記土被り圧が
勝れば盤ぶくれの惧れは少ないとする予測を行って掘削
地盤全体に関する盤ぶくれの発生を推定していた。
た被圧水頭ｈｗに由来する被圧帯水層（透水層）の水圧
Ｕと、該被圧帯水層上部の地盤（不透水層とＩ層）の重
量Ｗ（土被り圧）との大小を比較することにより、前記
水圧が勝れば盤ぶくれ発生が危惧され、前記土被り圧が
勝れば盤ぶくれの惧れは少ないとする予測を行って掘削
地盤全体に関する盤ぶくれの発生を推定していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の手
法によれば、前記土被り圧よりも水圧に対する有効な抗
力と成りうると推定される土留壁側面等と地盤との接触
抵抗を、施工過程、経過時間を考慮しながら、具体的に
検討することはなかった。また、水圧と土被り圧等の抗
力との比較を鉛直一次元の問題として解析を進めていた
ため、掘削底部地盤全体としての変状予測や評価を行う
ことは出来ても、空間的および時間的に変状を予測・評
価することはなされていなかった。従って、従来手法に
より予測・評価された底部地盤の変状は、過大評価とな
りがちであるとともに、ここで予測された変状に対する
対策工を設計するにしても、底部地盤の領域や掘削施工
段階毎に対策工の過不足が発生する惧れが内在してい
た。
法によれば、前記土被り圧よりも水圧に対する有効な抗
力と成りうると推定される土留壁側面等と地盤との接触
抵抗を、施工過程、経過時間を考慮しながら、具体的に
検討することはなかった。また、水圧と土被り圧等の抗
力との比較を鉛直一次元の問題として解析を進めていた
ため、掘削底部地盤全体としての変状予測や評価を行う
ことは出来ても、空間的および時間的に変状を予測・評
価することはなされていなかった。従って、従来手法に
より予測・評価された底部地盤の変状は、過大評価とな
りがちであるとともに、ここで予測された変状に対する
対策工を設計するにしても、底部地盤の領域や掘削施工
段階毎に対策工の過不足が発生する惧れが内在してい
た。
【０００５】そこで、本発明は、このような従来の課題
に着目してなされたもので、優れた精度の下、領域毎や
施工段階毎に掘削底部地盤の変状予測を、簡便確実にな
しうる掘削底部地盤の変状予測評価方法を提供するもの
である。
に着目してなされたもので、優れた精度の下、領域毎や
施工段階毎に掘削底部地盤の変状予測を、簡便確実にな
しうる掘削底部地盤の変状予測評価方法を提供するもの
である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するためになされたもので、第１の発明は、土留掘削
工事に伴う底部地盤の変状を予測する方法であって、前
記底部地盤下にあって該底部地盤の変状を生起する被圧
帯水層における水圧と、前記被圧帯水層上の土被り圧、
土留壁又は杭と地盤との間の接触抵抗、および土留壁下
端又は杭下端以深の粘性土層の粘着力のいずれかを含む
前記水圧に対する抗力とについて、多次元圧密理論にも
とづくＦＥＭ解析法を適用することで、前記底部地盤に
おける空間離散化および時間離散化を図った抗力値およ
び水圧値を解析し、施工過程毎および施工領域毎に抗力
／水圧比を算定することを特徴とする。
成するためになされたもので、第１の発明は、土留掘削
工事に伴う底部地盤の変状を予測する方法であって、前
記底部地盤下にあって該底部地盤の変状を生起する被圧
帯水層における水圧と、前記被圧帯水層上の土被り圧、
土留壁又は杭と地盤との間の接触抵抗、および土留壁下
端又は杭下端以深の粘性土層の粘着力のいずれかを含む
前記水圧に対する抗力とについて、多次元圧密理論にも
とづくＦＥＭ解析法を適用することで、前記底部地盤に
おける空間離散化および時間離散化を図った抗力値およ
び水圧値を解析し、施工過程毎および施工領域毎に抗力
／水圧比を算定することを特徴とする。
【０００７】第２の発明は、第１の発明において、前記
土留壁又は杭と地盤との接触部に生じる接触抵抗を解析
するにあたり、前記接触部を含む適宜領域に該接触部周
囲の地盤と同じ非線形モデルおよび材料定数を適用し、
接触部の応力状態が地盤強度を越えた際に当該接触部に
おける接触抵抗を消失させる解析処理を行うことを特徴
とする。本発明は、粘性土地盤の変状予測に用いて好適
であり、非線形モデルとして、関口と太田の提案による
弾塑性構成式を適用することが好ましい。
土留壁又は杭と地盤との接触部に生じる接触抵抗を解析
するにあたり、前記接触部を含む適宜領域に該接触部周
囲の地盤と同じ非線形モデルおよび材料定数を適用し、
接触部の応力状態が地盤強度を越えた際に当該接触部に
おける接触抵抗を消失させる解析処理を行うことを特徴
とする。本発明は、粘性土地盤の変状予測に用いて好適
であり、非線形モデルとして、関口と太田の提案による
弾塑性構成式を適用することが好ましい。
【０００８】第３の発明は、第１または第２の発明にお
いて、前記土留壁又は杭と地盤との接触部に生じる接触
抵抗を解析するにあたり、前記接触部を含む適宜領域に
非線形モデルを適用するとともに、材料定数として接触
抵抗に関する実測データを用いることを特徴とする。本
発明は、砂礫地盤の変状予測に用いて好適であり、非線
形モデルとして、Ｄｒｕｃｋｅｒ−Ｐｒａｇｅｒモデル
を適用することが好ましい。
いて、前記土留壁又は杭と地盤との接触部に生じる接触
抵抗を解析するにあたり、前記接触部を含む適宜領域に
非線形モデルを適用するとともに、材料定数として接触
抵抗に関する実測データを用いることを特徴とする。本
発明は、砂礫地盤の変状予測に用いて好適であり、非線
形モデルとして、Ｄｒｕｃｋｅｒ−Ｐｒａｇｅｒモデル
を適用することが好ましい。
【０００９】第４の発明は、第１〜第３のいずれかに記
載の変状予測方法をコンピュータ上で機能させるための
変状予測プログラムをなすこととする。
載の変状予測方法をコンピュータ上で機能させるための
変状予測プログラムをなすこととする。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に本発明にかかる掘削底部地
盤の変状予測方法の実施形態について添付図面を用いて
説明する。図２（ａ）は本実施形態における掘削底部と
解析領域とを示す平面図であり、（ｂ）は土留掘削を行
った地質状況および施工断面を示す説明図である。また
図３（ａ）は施工サイトの有限要素モデリングの状況を
示す説明図であり、（ｂ）は、場所打ち杭の平面配置と
有限要素メッシュの適用状況を示す説明図である。
盤の変状予測方法の実施形態について添付図面を用いて
説明する。図２（ａ）は本実施形態における掘削底部と
解析領域とを示す平面図であり、（ｂ）は土留掘削を行
った地質状況および施工断面を示す説明図である。また
図３（ａ）は施工サイトの有限要素モデリングの状況を
示す説明図であり、（ｂ）は、場所打ち杭の平面配置と
有限要素メッシュの適用状況を示す説明図である。
【００１１】本実施形態においては、土留掘削に際して
掘削底部の地盤（以下、底部地盤）に発生が懸念される
変状事象のうち特に盤ぶくれにスポットを当てて説明す
ることとし、この盤ぶくれの発生が掘削施工時に懸念さ
れた実際の現場についてｂｉｏｔの多次元圧密理論にも
とづく３次元地盤／地下水連成ＦＥＭ解析を行い、盤ぶ
くれの発生予測を行った状況を想定する。また、施工条
件によって底部地盤の応力状態がどのように変化するか
も併せて解析する。
掘削底部の地盤（以下、底部地盤）に発生が懸念される
変状事象のうち特に盤ぶくれにスポットを当てて説明す
ることとし、この盤ぶくれの発生が掘削施工時に懸念さ
れた実際の現場についてｂｉｏｔの多次元圧密理論にも
とづく３次元地盤／地下水連成ＦＥＭ解析を行い、盤ぶ
くれの発生予測を行った状況を想定する。また、施工条
件によって底部地盤の応力状態がどのように変化するか
も併せて解析する。
【００１２】１．施工条件と有限要素モデリング
施工領域、つまり土留掘削を行う領域は、図２（ａ）に
示すように縦８０ｍ×横９０ｍのほぼ矩形のエリアであ
り、土留壁体としてＲＣ連続地中壁（同（ｂ）図参照。
厚みｔ＝１．０ｍ、長さＬ＝３８ｍ）を採用している。
このＲＣ連続地中壁の内周には厚み０．７ｍの地盤改良
体を適宜施工し地盤の自立性を高め、また、掘削領域外
周には、掘削の段階的進行に合わせて（本実施例では７
次掘削時）地下水揚水用のディープウェルＤＷの施工を
想定している。他にも、排水用のリリーフウェルＲＷを
前記ＲＣ連続地中壁と同程度の長さでもって掘削領域内
に設けてドライ掘削を図っている。このような掘削領域
に対して、床付けまで７次に渡って掘削を行うと共に、
逆打ちスラブ打設を前記の段階掘削と合わせて実行し、
１ＦからＢ５Ｆまでスラブを形成する。また、解析条件
に応じて場所打ち杭（φ２．０ｍ、Ｌ＝１９ｍ）を床付
け面からＧＬ−４３ｍまで施工する状況を想定する。
示すように縦８０ｍ×横９０ｍのほぼ矩形のエリアであ
り、土留壁体としてＲＣ連続地中壁（同（ｂ）図参照。
厚みｔ＝１．０ｍ、長さＬ＝３８ｍ）を採用している。
このＲＣ連続地中壁の内周には厚み０．７ｍの地盤改良
体を適宜施工し地盤の自立性を高め、また、掘削領域外
周には、掘削の段階的進行に合わせて（本実施例では７
次掘削時）地下水揚水用のディープウェルＤＷの施工を
想定している。他にも、排水用のリリーフウェルＲＷを
前記ＲＣ連続地中壁と同程度の長さでもって掘削領域内
に設けてドライ掘削を図っている。このような掘削領域
に対して、床付けまで７次に渡って掘削を行うと共に、
逆打ちスラブ打設を前記の段階掘削と合わせて実行し、
１ＦからＢ５Ｆまでスラブを形成する。また、解析条件
に応じて場所打ち杭（φ２．０ｍ、Ｌ＝１９ｍ）を床付
け面からＧＬ−４３ｍまで施工する状況を想定する。
【００１３】一方、上記掘削領域の地盤状況としては、
図２（ｂ）における地質柱状図に示すように、最上層の
沖積上部砂層が地表下（以下、ＧＬ−）６ｍ付近まで堆
積し、その下層に沖積の（高塑性）粘土層がＧＬ−６ｍ
〜２２ｍ付近まで厚く堆積している状況である。以下、
洪積の粘土層と洪積または沖積の砂層とが交互に積層し
ている。解析にあたっては、前記の沖積粘土層と、盤ぶ
くれ発生が懸念される床付けレベル（ＧＬ−２３．８
ｍ）下の洪積上部粘土層及び中間粘土層には、関口と太
田の提案による弾塑性構成式（参照文献：Sekiguchi,H.
and Ohta,H.:Induced anisotropy and time dipendenc
y in clay, 9th ICSMFE, Tokyo,Proc.Specialty sessio
n 9, pp.229-239,1977）を用い、圧密試験の結果を主体
に非線形定数値を設定する。
図２（ｂ）における地質柱状図に示すように、最上層の
沖積上部砂層が地表下（以下、ＧＬ−）６ｍ付近まで堆
積し、その下層に沖積の（高塑性）粘土層がＧＬ−６ｍ
〜２２ｍ付近まで厚く堆積している状況である。以下、
洪積の粘土層と洪積または沖積の砂層とが交互に積層し
ている。解析にあたっては、前記の沖積粘土層と、盤ぶ
くれ発生が懸念される床付けレベル（ＧＬ−２３．８
ｍ）下の洪積上部粘土層及び中間粘土層には、関口と太
田の提案による弾塑性構成式（参照文献：Sekiguchi,H.
and Ohta,H.:Induced anisotropy and time dipendenc
y in clay, 9th ICSMFE, Tokyo,Proc.Specialty sessio
n 9, pp.229-239,1977）を用い、圧密試験の結果を主体
に非線形定数値を設定する。
【００１４】沖積と洪積の各砂層ならびに洪積粘土層の
初期変形係数はＰＳ検層により求めることとし、三軸伸
張条件でのＤｒｕｃｋｅｒ−Ｐｒａｇｅｒの破壊条件
（Ｍｏｈｒ−Ｃｏｕｌｏｍｂの破壊条件に内接する円）
に至った地盤要素の変形係数は１／１００に低減させる
設定とする。また、ポアソン比は横田らの実験結果（参
照文献：横田・今野・栗田：土のポアソン比について、
第１５回土質工学研究発表会、pp.529-532,1980）をも
とに０．３５としている。なお、各砂層の透水係数は現
場透水試験の結果に基づいて決定するものとする。
初期変形係数はＰＳ検層により求めることとし、三軸伸
張条件でのＤｒｕｃｋｅｒ−Ｐｒａｇｅｒの破壊条件
（Ｍｏｈｒ−Ｃｏｕｌｏｍｂの破壊条件に内接する円）
に至った地盤要素の変形係数は１／１００に低減させる
設定とする。また、ポアソン比は横田らの実験結果（参
照文献：横田・今野・栗田：土のポアソン比について、
第１５回土質工学研究発表会、pp.529-532,1980）をも
とに０．３５としている。なお、各砂層の透水係数は現
場透水試験の結果に基づいて決定するものとする。
【００１５】解析領域と有限要素メッシュを図３
（ａ）、（ｂ）に示す。ここにおける解析領域は、土留
壁背面から掘削領域中心を包含するもの（図２（ａ）も
参照のこと）とし、前述の場所打ち杭の格子状配置によ
る変形の対称性を考慮する。土留壁と各掘削段階で設け
られた逆打ちスラブの模擬にはシェル要素を、掘削底部
の場所打ち杭とその上部の柱（逆打ち荷重受け）にはソ
リッド要素を用い、コンクリートの定数値を与えること
とする。ここで、土留壁と地盤との間（接触部）、場所
打ち杭と地盤との間（接触部）には薄層の地盤要素（接
触部を含む適宜領域）を設け、地盤の非線形性によって
接触抵抗を表現した。この場合、前記薄層に生じる接触
抵抗は、薄層の応力状態が地盤強度を越えた際に当該薄
層における接触抵抗が消失するとする解析処理を行う。
なお、このように接触抵抗を解析するにあたり、前記薄
層を含む適宜領域にＤｒｕｃｋｅｒ−Ｐｒａｇｅｒモデ
ルを適用するとともに、材料定数として接触抵抗に関す
る実測データを用いることとしてもよい。
（ａ）、（ｂ）に示す。ここにおける解析領域は、土留
壁背面から掘削領域中心を包含するもの（図２（ａ）も
参照のこと）とし、前述の場所打ち杭の格子状配置によ
る変形の対称性を考慮する。土留壁と各掘削段階で設け
られた逆打ちスラブの模擬にはシェル要素を、掘削底部
の場所打ち杭とその上部の柱（逆打ち荷重受け）にはソ
リッド要素を用い、コンクリートの定数値を与えること
とする。ここで、土留壁と地盤との間（接触部）、場所
打ち杭と地盤との間（接触部）には薄層の地盤要素（接
触部を含む適宜領域）を設け、地盤の非線形性によって
接触抵抗を表現した。この場合、前記薄層に生じる接触
抵抗は、薄層の応力状態が地盤強度を越えた際に当該薄
層における接触抵抗が消失するとする解析処理を行う。
なお、このように接触抵抗を解析するにあたり、前記薄
層を含む適宜領域にＤｒｕｃｋｅｒ−Ｐｒａｇｅｒモデ
ルを適用するとともに、材料定数として接触抵抗に関す
る実測データを用いることとしてもよい。
【００１６】上記条件下において、実際工事と同様に段
階的掘削と逆打ちスラブの繰り返し施工を順次追跡して
盤ぶくれの予測について解析を行う。なおこの際、リリ
ーフウェルＲＷによるドライ掘削を模擬するために、内
水位を各次掘削段階で掘削レベルより１ｍ深い位置に保
つように該当節点の全水頭値を拘束し、また最終の７次
掘削時に盤ぶくれ対策として実施されるディープウェル
ＤＷ揚水については、対象となった洪積中間砂層の節点
の全水頭値を実際と同様に△−６．０ｍ低下させて拘束
することにより減圧効果をシミュレートする。
階的掘削と逆打ちスラブの繰り返し施工を順次追跡して
盤ぶくれの予測について解析を行う。なおこの際、リリ
ーフウェルＲＷによるドライ掘削を模擬するために、内
水位を各次掘削段階で掘削レベルより１ｍ深い位置に保
つように該当節点の全水頭値を拘束し、また最終の７次
掘削時に盤ぶくれ対策として実施されるディープウェル
ＤＷ揚水については、対象となった洪積中間砂層の節点
の全水頭値を実際と同様に△−６．０ｍ低下させて拘束
することにより減圧効果をシミュレートする。
【００１７】２．掘削底部地盤の応力状態
最終掘削時の底部地盤の全般の応力状態を図４に、掘削
部中央付近の応力の深度分布を図５に示す。図４では、
本発明の変状予測方法を上記条件の下に実施して得られ
た解析結果として、鉛直全応力σｖと間隙水圧ｐｗの比
（σｖ／ｐｗ）のコンターマップを示しており、ディー
プウェルＤＷの効果および場所打ち杭の効果を、対策工
未施工の場合と比較し併せて示している。被圧帯水層
（例：砂・礫層）上端のσｖがｐｗを下回った時点（σ
ｖ／ｐｗ＜１）で盤ぶくれのおそれが生じることになる
が、未対策のケース（ＤＷも場所打ち杭も無い）では、
実工事で懸念されていたようにσｖ／ｐｗ＜１の領域
（黒色領域）が掘削領域中央付近に拡がる解析結果が明
確に得られている。
部中央付近の応力の深度分布を図５に示す。図４では、
本発明の変状予測方法を上記条件の下に実施して得られ
た解析結果として、鉛直全応力σｖと間隙水圧ｐｗの比
（σｖ／ｐｗ）のコンターマップを示しており、ディー
プウェルＤＷの効果および場所打ち杭の効果を、対策工
未施工の場合と比較し併せて示している。被圧帯水層
（例：砂・礫層）上端のσｖがｐｗを下回った時点（σ
ｖ／ｐｗ＜１）で盤ぶくれのおそれが生じることになる
が、未対策のケース（ＤＷも場所打ち杭も無い）では、
実工事で懸念されていたようにσｖ／ｐｗ＜１の領域
（黒色領域）が掘削領域中央付近に拡がる解析結果が明
確に得られている。
【００１８】一方、ディープウェルＤＷを考慮したケー
スでは、σｖ／ｐｗ＜１の領域は生じていない。また、
場所打ち杭を設けたケースではディープウェルＤＷを用
いなくてもσｖ／ｐｗの値が大きく改善される解析結果
となっている。このように、各施工段階において掘削領
域全体を空間的に俯瞰する解析結果を得ることが出来る
のである。従って、どの領域に盤ぶくれの発生が懸念さ
れるか、或いはその部分への対策工の効果等も一目瞭然
だと言える。他方、図５においては、場所打ち杭と地盤
との間で発揮された接触抵抗により、底部地盤の鉛直全
応力σｖが大きく残留していることが明らかになってい
る。本発明による盤ぶくれに対する予測方法を実施すれ
ば、ディープウェルＤＷによる揚圧力の低減、場所打ち
杭による土被り圧（全応力）の残留、の両効果を上記の
如く簡便確実かつ、視覚的に明確にすることができ、盤
ぶくれへの対策を万全にして施工を行うことにつなが
る。なお、本発明の変状予測方法は、コンピュータ上で
機能可能なプログラムとして構成して該コンピュータ上
で機能させることとすれば、勿論、上述の変状予測は自
動的かつ簡便・迅速に行われることとなる。
スでは、σｖ／ｐｗ＜１の領域は生じていない。また、
場所打ち杭を設けたケースではディープウェルＤＷを用
いなくてもσｖ／ｐｗの値が大きく改善される解析結果
となっている。このように、各施工段階において掘削領
域全体を空間的に俯瞰する解析結果を得ることが出来る
のである。従って、どの領域に盤ぶくれの発生が懸念さ
れるか、或いはその部分への対策工の効果等も一目瞭然
だと言える。他方、図５においては、場所打ち杭と地盤
との間で発揮された接触抵抗により、底部地盤の鉛直全
応力σｖが大きく残留していることが明らかになってい
る。本発明による盤ぶくれに対する予測方法を実施すれ
ば、ディープウェルＤＷによる揚圧力の低減、場所打ち
杭による土被り圧（全応力）の残留、の両効果を上記の
如く簡便確実かつ、視覚的に明確にすることができ、盤
ぶくれへの対策を万全にして施工を行うことにつなが
る。なお、本発明の変状予測方法は、コンピュータ上で
機能可能なプログラムとして構成して該コンピュータ上
で機能させることとすれば、勿論、上述の変状予測は自
動的かつ簡便・迅速に行われることとなる。
【００１９】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の掘
削底部地盤の変状予測方法によれば、掘削域及びその周
辺の幾何的条件、ならびに土留壁側面等と地盤との接触
抵抗を具体的に考慮して変状予測を実行することが可能
となることに加えて、水圧と土被り圧等の抗力との比較
を空間的にも経時的にも解析することが出来る。よって
掘削底部地盤全体としての変状予測や評価を行うだけで
なく、所定の施工段階において局所的に底部地盤の変状
を予測・評価することが可能となる。つまり、揚水井等
の設置といった各種対策工を各所の変状に応じて過不足
なく効果的に実施することに結びつく変状予測の結果を
簡便確実に得ることが出来るのである。また本発明は、
盤ぶくれ対策工である被圧帯水層に対する揚水による減
圧効果を考慮した変状予測を行うことも出来る利点を備
える。しかして、優れた精度の下、領域毎や施工段階毎
に掘削底部地盤の変状予測や評価を、簡便確実になしう
る掘削底部地盤の変状予測方法を提供可能となる。
削底部地盤の変状予測方法によれば、掘削域及びその周
辺の幾何的条件、ならびに土留壁側面等と地盤との接触
抵抗を具体的に考慮して変状予測を実行することが可能
となることに加えて、水圧と土被り圧等の抗力との比較
を空間的にも経時的にも解析することが出来る。よって
掘削底部地盤全体としての変状予測や評価を行うだけで
なく、所定の施工段階において局所的に底部地盤の変状
を予測・評価することが可能となる。つまり、揚水井等
の設置といった各種対策工を各所の変状に応じて過不足
なく効果的に実施することに結びつく変状予測の結果を
簡便確実に得ることが出来るのである。また本発明は、
盤ぶくれ対策工である被圧帯水層に対する揚水による減
圧効果を考慮した変状予測を行うことも出来る利点を備
える。しかして、優れた精度の下、領域毎や施工段階毎
に掘削底部地盤の変状予測や評価を、簡便確実になしう
る掘削底部地盤の変状予測方法を提供可能となる。
【図１】盤ぶくれに対する従来の考え方を示す説明図で
ある。
ある。
【図２】（ａ）は本実施形態における掘削底部と解析領
域とを示す平面図であり、（ｂ）は土留掘削を行った地
質状況および施工断面を示す説明図である。
域とを示す平面図であり、（ｂ）は土留掘削を行った地
質状況および施工断面を示す説明図である。
【図３】（ａ）は施工サイトの有限要素モデリングの状
況を示す説明図であり、（ｂ）は、場所打ち杭の平面配
置と有限要素メッシュの適用状況を示す説明図である。
況を示す説明図であり、（ｂ）は、場所打ち杭の平面配
置と有限要素メッシュの適用状況を示す説明図である。
【図４】掘削底部地盤に残留する鉛直全応力と間隙水圧
との比を対策工毎に示したコンターマップである。
との比を対策工毎に示したコンターマップである。
【図５】底部地盤中央付近の応力／間隙水圧の深度分布
を示す説明図である。
を示す説明図である。
Claims (4)
- 【請求項１】 土留掘削工事に伴う底部地盤の変状を予
測する方法であって、前記底部地盤下にあって該底部地
盤の変状を生起する被圧帯水層における水圧と、前記被
圧帯水層上の土被り圧、土留壁又は杭と地盤との間の接
触抵抗、および土留壁下端又は杭下端以深の粘性土層の
粘着力のいずれかを含む前記水圧に対する抗力とについ
て、多次元圧密理論にもとづくＦＥＭ解析法を適用する
ことで、前記底部地盤における空間離散化および時間離
散化を図った抗力値および水圧値を解析し、施工過程毎
および施工領域毎に抗力／水圧比を算定することを特徴
とする変状予測方法。 - 【請求項２】 前記土留壁又は杭と地盤との接触部に生
じる接触抵抗を解析するにあたり、前記接触部を含む適
宜領域に該接触部周囲の地盤と同じ非線形モデルおよび
材料定数を適用し、接触部の応力状態が地盤強度を越え
た際に当該接触部における接触抵抗を消失させる解析処
理を行うことを特徴とする請求項１に記載の変状予測方
法。 - 【請求項３】 前記土留壁又は杭と地盤との接触部に生
じる接触抵抗を解析するにあたり、前記接触部を含む適
宜領域に非線形モデルを適用するとともに、材料定数と
して接触抵抗に関する実測データを用いることを特徴と
する請求項１に記載の変状予測方法。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の変状予
測方法をコンピュータ上で機能させるための変状予測プ
ログラム。
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| JP2003020649A true JP2003020649A (ja) | 2003-01-24 |
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- 2001-07-10 JP JP2001209834A patent/JP3876655B2/ja not_active Expired - Fee Related
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