JP2014005612A - 改良地盤の品質確認方法及び品質確認装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複雑な構造の装置を用いることなく、適切かつ確実に改良地盤の品質を確認する。
【解決手段】 貫入試験装置１０と、液状化強度推定手段２０とを備える。貫入試験装置１０は、先端部が先細り状となった棒状の本体部１１と、本体部１１の先端部近傍に設けた水噴出口１２と、本体部１１の先端部近傍に設けた間隙水圧計測装置１３と、水噴出口１２から改良地盤中に水を噴出させる水噴出装置（ポンプ１４）とを備える。液状化強度推定手段２０は、改良地盤中に水を噴出した後に、間隙水圧がピーク値から所定の消散状態に達するまでの消散時間に基づいて改良地盤の液状化強度を推定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、改良地盤の品質確認方法及び品質確認装置に関するものであり、詳しくは、液状化対策を施した改良地盤の品質を確認するための方法及び装置に関するものである。

埋め立て地をはじめとして、地下水位が高い砂質地盤では、地震の震動により液状化現象が発生し、マンホールや下水管が押し上げられて地表面から突出したり、建造物が傾いたりする被害が発生している。このような液状化現象を未然に防止するためには、液状化が懸念される地盤に対して改良工事を行わなければならない。

液状化対策を行うには、対象地盤中に薬液を注入して地盤強度を増加させる工法や、地下水位を低下させる工法等があり、これらの液状化対策工法を施した改良地盤について、液状化強度を評価し、十分な液状化対策が行われていることを確認する必要がある。

従来、改良地盤の品質を確認するための方法が種々提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。特許文献１（特開２０１０−１３３２０４号公報）に記載された技術は、改良前の地盤に対して、地震時に生じるせん断応力を算出し、当該せん断応力に基づいて改良前の地盤のせん断ひずみを算出し、改良後の部分改良地盤の等価せん断剛性を算出し、改良後の地盤における改良体間の未改良地盤に生じるせん断ひずみを求め、当該せん断ひずみに応じた等価せん断剛性を再決定し、再決定した等価せん断剛性を用いてせん断ひずみが一定の値に収束するまで計算を行ってせん断ひずみを決定し、決定したせん断ひずみに基づいて未改良地盤に生じる過剰間隙水圧比を求め、当該過剰間隙水圧比に基づいて部分改良地盤の液状化強度を評価するものである。

特許文献２（特開２０１１−１０６８４３号公報）に記載された技術は、薬液を地盤注入して改良される改良地盤内に弾性波測定手段を設置し、当該弾性波測定手段で得られた弾性波速度から改良地盤の原位置強度を推定するものである。

特開２０１０−１３３２０４号公報 特開２０１１−１０６８４３号公報

しかし、特許文献１に記載された技術は、改良前の地盤をせん断応力等に基づいて演算を行い、部分改良地盤の液状化強度を評価するものである。すなわち、直接、改良地盤について液状化強度を推定するのではなく、改良前の地盤を対象として種々の演算を行うことにより改良地盤の液状化強度を間接的に推定するため、改良地盤の液状化強度を正確に評価できない場合がある。

また、特許文献２に記載された技術は、直接、改良地盤について液状化強度を推定することはできるものの、弾性波速度に基づいて改良地盤の原位置強度を推定しているため、地盤の改良方法や地盤改良体の形状等によっては液状化強度を推定できない場合がある。

また、一般的には、改良地盤に対してコアボーリングを行い、採取したサンプルを用いて一軸圧縮試験や三軸圧縮試験等を行って、改良地盤の液状化強度を求める。しかし、特に薬液注入した改良地盤では、サンプリングを行う際に資料が乱れてしまい、正確な液状化強度を測定することができない場合があった。

本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、複雑な構造の装置を用いることなく、適切かつ確実に改良地盤の品質を確認することが可能な改良地盤の品質確認方法及び品質確認装置を提供することを目的とする。

本発明の改良地盤の品質確認方法及び品質確認装置は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。すなわち、本発明の改良地盤の品質確認方法は、少なくとも、水噴出口及び間隙水圧計測装置を備えた棒状の貫入試験装置を改良地盤中に貫入させる工程と、水噴出口から改良地盤中に水を噴出させる工程と、間隙水圧計測装置により改良地盤中における間隙水圧がピーク値から所定の消散状態に達するまでの消散時間を計測する工程と、間隙水圧の消散時間に基づいて改良地盤の液状化強度を推定する工程とを含むことを特徴とするものである。

また、改良地盤の液状化強度を推定する工程では、間隙水圧の消散時間に基づいて改良地盤の飽和度を求め、当該飽和度に基づいて改良地盤の液状化強度を推定することが可能である。

また、貫入試験装置は、先端抵抗測定装置及び周面摩擦測定装置をさらに備えており、液状化強度を推定する工程は、間隙水圧計測装置により測定した間隙水圧、先端抵抗測定装置により測定した先端抵抗値、及び周面摩擦測定装置により測定した周面摩擦値を加味して、改良地盤の液状化強度を推定することが可能である。

本発明の改良地盤の品質確認装置は、貫入試験装置と、液状化強度推定手段とを備え、貫入試験装置は、先端部が先細り状となった棒状の本体部と、本体部の先端部近傍に設けた水噴出口と、本体部の先端部近傍に設けた間隙水圧計測装置と、水噴出口から改良地盤中に水を噴出させる水噴出装置とを備え、液状化強度推定手段は、水噴出装置により改良地盤中に水を噴出した後に、間隙水圧計測装置により計測した間隙水圧がピーク値から所定の消散状態に達するまでの消散時間に基づいて改良地盤の液状化強度を推定することを特徴とするものである。

また、液状化強度推定手段では、間隙水圧の消散時間に基づいて改良地盤の飽和度を求め、当該飽和度に基づいて改良地盤の液状化強度を推定することが可能である。

また、貫入試験装置は、本体部の先端部近傍に設けた先端抵抗測定装置及び周面摩擦測定装置とをさらに備え、液状化強度推定手段では、間隙水圧計測装置により測定した間隙水圧、先端抵抗測定装置により測定した先端抵抗値、及び周面摩擦測定装置により測定した周面摩擦値を加味して、改良地盤の液状化強度を推定することが可能である。

本発明の改良地盤の品質確認方法及び品質確認装置によれば、一般的に普及している３成分コーンに対して、地盤中に水を噴出するための装置を組み込み、改良地盤中に水を噴出した後に、間隙水圧計測装置により計測した間隙水圧がピーク値から所定の消散状態に達するまでの消散時間に基づいて改良地盤の液状化強度を推定するようになっている。

地盤中に噴出した水が当該地盤中に浸透して所定の間隙水圧に達するまでの消散時間と、液状化強度とには相関関係がある。本発明の改良地盤の品質確認方法及び品質確認装置では、この相関関係を用いて改良地盤の液状化強度を推定するため、原位置において、適切かつ確実に改良地盤の品質を確認することが可能となる。

また、一般的に普及している３成分コーンに改良を加えるだけで、本発明の改良地盤の品質確認装置を製作することができるので、装置の製造コストを低減することができる。

また、従来は３成分コーンで測定される先端抵抗、周面摩擦、間隙水圧に基づいて液状化強度を推定していたが、これに加えて、改良地盤中に水を噴出した後に、間隙水圧計測装置により計測した間隙水圧が所定の消散状態に達するまでの消散時間に基づいて液状化強度を推定するため、従来の改良地盤の品質確認方法と比較して、より一層、正確に改良地盤の品質を確認することが可能となる。

本発明の実施形態に係る改良地盤の品質確認装置の概略構成図。 本発明の実施形態に係る改良地盤の品質確認方法の原理を示す説明図。 間隙水圧の消散時間と液状化強度の関係を示す説明図。 飽和度と比透水係数との関係を示す説明図。 本発明の実施形態に係る改良地盤の品質確認方法の手順を示すフローチャート。

以下、図面を参照して、本発明の改良地盤の品質確認方法及び品質確認装置の実施形態を説明する。図１〜図５は本発明の実施形態に係る改良地盤の品質確認方法及び品質確認装置を説明するもので、図１は改良地盤の品質確認装置の概略構成図、図２は改良地盤の品質確認方法の原理を示す説明図、図３は間隙水圧の消散時間と液状化強度の関係を示す説明図、図４は飽和度と比透水係数との関係を示す説明図、図５は改良地盤の品質確認方法の手順を示すフローチャートである。

＜改良地盤の品質確認装置＞
本発明の実施形態に係る改良地盤の品質確認装置は、特に、薬液注入を行った改良地盤に対して好適に適用されるもので、図１に示すように、貫入試験装置１０と、液状化強度推定手段２０とを備えている。貫入試験装置１０は、一般的に使用されている３成分コーンを用いて製作することができ、先端部が先細り状となった棒状の本体部１１と、本体部１１の先端部近傍に設けた水噴出口１２と、本体部１１の先端部近傍に設けた間隙水圧計測装置１３と、水噴出口１２から改良地盤中に水を噴出させる水噴出装置（ポンプ）１４とを備えている。なお、一般的に使用されている３成分コーンには、上述した装置に加えて、先端抵抗測定装置１５及び周面摩擦測定装置１６が、本体部１１の先端部近傍に設けられている。

＜液状化強度推定手段＞
液状化強度推定手段２０は、水噴出装置１４により改良地盤中に水を噴出した後に、間隙水圧計測装置１３により計測した間隙水圧がピーク値から所定の消散状態に達するまでの消散時間に基づいて改良地盤の液状化強度を推定するためのプログラムと、このプログラムを実行するためのＣＰＵ等を備えたコンピュータとにより構成される。

また、液状化強度推定手段２０では、間隙水圧の消散時間に基づいて改良地盤の飽和度を求め、当該飽和度に基づいて改良地盤の液状化強度を推定してもよい。さらに、液状化強度推定手段２０では、間隙水圧、先端抵抗値、周面摩擦値を加味して、改良地盤の液状化強度を推定してもよい。

液状化強度推定手段２０における演算結果は、コンピュータに接続された表示装置の表示画面に表示したり、プリンタにより印刷したりすることができる。

＜改良地盤の品質確認方法の原理＞
本発明の実施形態に係る改良地盤の品質確認方法は、上述した品質確認装置を用いて改良地盤の品質を確認するものである。すなわち、本発明の実施形態に係る改良地盤の品質確認方法は、地盤中に噴出した水が地盤中に浸透し、ピーク値に達してから所定の間隙水圧に達するまでの消散時間と、当該地盤の液状化強度とに相関関係があることを利用して、改良地盤の品質を確認するようになっている。

すなわち、図２に示すように、地盤中に水を噴出すると、間隙水圧が上昇してピーク値に達し、その後、時間の経過に伴い徐々に消散してゆく。本発明の実施形態に係る改良地盤の品質確認方法では、この消散時間Δｔに基づいて改良地盤の液状化強度ｋを推定する。

＜間隙水圧の消散時間と液状化強度の関係＞
間隙水圧の消散時間Δｔと液状化強度ｋは、図３に示すような関係がある。すなわち、間隙水圧の消散時間Δｔが長くなればなるほど液状化強度ｋが増加し、間隙水圧の消散時間Δｔが短くなればなるほど液状化強度ｋが減少する。また、地盤のＮ値が大きいほど液状化強度ｋは増加する。

＜飽和度と比透水係数との関係＞
飽和度Ｓｒと比透水係数とは、図４に示すような関係がある。すなわち、地盤の飽和度Ｓｒが高くなればなるほど比透水係数は大きくなり、地盤の飽和度Ｓｒが小さくなればなるほど比透水係数は小さくなる。換言すれば、地盤中の水の流れは、地盤中に含まれる水が増加するに従って浸透しやすくなるため、間隙水圧の消散時間Δｔに基づいて飽和度Ｓｒを求め、この飽和度Ｓｒに基づいて改良地盤の液状化強度ｋを推定することができる。本実施形態では、間隙水圧の消散時間Δｔと比透水係数との間に相関関係があること、及び比透水係数と飽和度Ｓｒとの間に相関関係があることを利用して、間隙水圧の消散時間Δｔに基づいて飽和度Ｓｒを求め、この飽和度Ｓｒに基づいて改良地盤の液状化強度ｋを推定している。

＜改良地盤の品質確認方法の手順＞
本発明の実施形態に係る改良地盤の品質確認方法では、図５に示すように、貫入試験装置を改良地盤中に貫入させ（Ｓ１）、水噴出口から改良地盤中に水を噴出させ（Ｓ２）、間隙水圧計測装置により、改良地盤中における間隙水圧がピーク値から所定の消散状態に達するまでの消散時間を計測し（Ｓ３）、間隙水圧の消散時間に基づいて改良地盤の液状化強度を推定する（Ｓ４）。

上述したように、液状化強度を推定する工程は、間隙水圧の消散時間に基づいて改良地盤の飽和度を求め、当該飽和度に基づいて改良地盤の液状化強度を推定してもよい。また、３成分コーンを用いて測定した間隙水圧、先端抵抗値、周面摩擦値を加味して、改良地盤の液状化強度を推定してもよい。

１０ 貫入試験装置
１１ 本体部
１２ 水噴出口
１３ 間隙水圧計測装置
１４ 水噴出装置（ポンプ）
１５ 先端抵抗測定装置
１６ 周面摩擦測定装置
２０ 液状化強度推定手段
Δｔ 消散時間
ｋ 液状化強度
Ｓｒ 飽和度

Claims (6)

1. 少なくとも、水噴出口及び間隙水圧計測装置を備えた棒状の貫入試験装置を改良地盤中に貫入させる工程と、
   前記水噴出口から前記改良地盤中に水を噴出させる工程と、
   前記間隙水圧計測装置により、前記改良地盤中における間隙水圧がピーク値から所定の消散状態に達するまでの消散時間を計測する工程と、
   前記間隙水圧の消散時間に基づいて前記改良地盤の液状化強度を推定する工程と、
   を含むことを特徴とする改良地盤の品質確認方法。
2. 前記改良地盤の液状化強度を推定する工程は、
   前記間隙水圧の消散時間に基づいて前記改良地盤の飽和度を求め、当該飽和度に基づいて前記改良地盤の液状化強度を推定すること、
   を特徴とする請求項１に記載の改良地盤の品質確認方法。
3. 前記貫入試験装置は、先端抵抗測定装置及び周面摩擦測定装置をさらに備え、
   前記液状化強度を推定する工程は、前記間隙水圧計測装置により測定した間隙水圧、前記先端抵抗測定装置により測定した先端抵抗値、及び前記周面摩擦測定装置により測定した周面摩擦値を加味して、前記改良地盤の液状化強度を推定することを特徴とする請求項１又は２に記載の改良地盤の品質確認方法。
4. 改良地盤の品質を確認するための確認装置であって、貫入試験装置と、液状化強度推定手段とを備え、
   前記貫入試験装置は、先端部が先細り状となった棒状の本体部と、前記本体部の先端部近傍に設けた水噴出口と、前記本体部の先端部近傍に設けた間隙水圧計測装置と、前記水噴出口から改良地盤中に水を噴出させる水噴出装置とを備え、
   前記液状化強度推定手段は、前記水噴出装置により前記改良地盤中に水を噴出した後に、前記間隙水圧計測装置により計測した間隙水圧がピーク値から所定の消散状態に達するまでの消散時間に基づいて前記改良地盤の液状化強度を推定することを特徴とする改良地盤の品質確認装置。
5. 前記液状化強度推定手段は、前記間隙水圧の消散時間に基づいて前記改良地盤の飽和度を求め、当該飽和度に基づいて前記改良地盤の液状化強度を推定することを特徴とする請求項４に記載の改良地盤の品質確認装置。
6. 前記貫入試験装置は、前記本体部の先端部近傍に設けた先端抵抗測定装置と、前記本体部の先端部近傍に設けた周面摩擦測定装置とをさらに備え、
   前記液状化強度推定手段は、前記間隙水圧計測装置により測定した間隙水圧、前記先端抵抗測定装置により測定した先端抵抗値、及び前記周面摩擦測定装置により測定した周面摩擦値を加味して、前記改良地盤の液状化強度を推定することを特徴とする請求項４又は５に記載の改良地盤の品質確認装置。

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