JP2016003514A

JP2016003514A - 流動対策構造

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Publication number: JP2016003514A
Application number: JP2014125304A
Authority: JP
Inventors: 章立石; Akira Tateishi; 誉中西; Homare Nakanishi; 敬嗣広重; Takatsugu Hiroshige
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2014-06-18
Filing date: 2014-06-18
Publication date: 2016-01-12
Anticipated expiration: 2034-06-18
Also published as: JP6368555B2

Abstract

【課題】現地の地形に限定されることなく、簡易かつ安価に構築することができる流動対策構造を提案する。【解決手段】斜面部１１の流動対策構造１であって、斜面部１１よりも下流側に設けられた堰堤２と、斜面部１１の表面を覆う改良体である表層改良体３と、斜面部１１の側部に形成された改良体である側部改良体４，４とを備えており、堰堤２および側部改良体４，４は非液状化層１３に着底または根入れするように形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、流動対策構造に関する。

鉱さい堆積場は、鉱石を選鉱した後の鉱さいを堆積・管理するための施設であって、選鉱場に近い沢や谷に形成されることが多い。
鉱さい堆積場のうち、内盛式と呼ばれる構造では、沢等の下流側に基礎かん止堤（鉱さいの堆積および脱水を目的とした堰堤）を形成し、その背後に鉱さいを堆積する。

鉱さいには、粘着力を有していない性質のものが含まれているため、鉱さい堆積場に堆積された鉱さいは地震時に液状化する可能性がある。
沢等の斜面に形成された鉱さい堆積場の鉱さいが液状化すると、重力により流動して、基礎かん止堤を乗り越えて流出するおそれがある。
また、鉱さい堆積場に限らず、斜面に堆積した土砂や盛土等についても、地震時の液状化による流出が懸念される。

このような斜面部の流動対策工としては、例えば、鉱さいや土砂等に対して液状化対策工を施す方法や、堰堤等を嵩上げする方法が採用されている。

液状化対策工としては、例えば特許文献１の造成方法のように、格子状に地盤改良を行うことで、斜面全域の液状化を防止するものがある。
また、堰堤の嵩上げは、鉱さいや土砂等の全てが液状化して流動した場合であっても、流出することがない高さになるまでロック材料や土材料等を盛りたてることにより行う。

特公平４−５４００４号公報

液状化対策工による流動対策工は、斜面全域に対して、非液状化層に到達するように地盤改良を行う必要があるため、改良体積が大きく、費用および手間がかかる。

また、堰堤の嵩上げによる流動対策工は、現地の沢の地形が堰堤の嵩上げに適している必要がある。すなわち、堰堤の両脇の尾根（山）がかさ上げされた堰堤よりも低いと、流動した鉱さいや土砂等の流出を防止することができない。
また、堰堤をかさ上げするには、嵩上げ用の材料（ロック材料や土材料）の調達等に費用がかかってしまう。

このような観点から、本発明は、現地の地形に限定されることなく、簡易かつ安価に構築することができる流動対策構造を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明は、斜面部の下流側に設けられた堰堤と、前記斜面部の表面を覆う改良体である表層改良体と、前記斜面部の側部に形成された改良体である側部改良体とを備える流動対策構造であって、前記側部改良体が非液状化層に着底または根入れされていることを特徴としている。

かかる流動対策構造によれば、表層改良体と側部改良体により周囲が囲まれているため、鉱さい堆積場内の鉱さいや斜面部の土砂等に液状化が発生した場合であっても、鉱さいや土砂等の流出を防止することができる。

また、前記堰堤の背面に沿って設けられた改良体である下端改良体を備えていてもよい。
さらに、前記斜面部の中央部に形成された改良体である複数の壁状改良体が、互いに間隔をあけて設けられていてもよい。
これらの改良体を備えていれば、より効果的に液状化した鉱さいの流出を防止することができる。
なお、少なくとも一つの前記改良体が、平面視格子状に形成されていてもよい。

本発明の流動対策構造によれば、表層改良体、側部改良体、下端改良体、壁状改良体等により部分的に改良することで、斜面部を全面的に改良する場合に比べて、改良体体積を減らし、かつ、工事期間を短縮し、なおかつ、工事費を低減することができるため、現地の地形に限定されることなく、簡易かつ安価に信頼性の高い流動対策構造を構築することが可能となる。

（ａ）は第一の実施形態の流動対策構造を示す平面図、（ｂ）は同縦断面図である。（ａ）は図１のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は同Ｂ−Ｂ断面図、（ｃ）は同Ｃ−Ｃ断面図である。（ａ）は第二の実施形態の流動対策構造を示す平面図、（ｂ）は同縦断面図である。（ａ）は図３のＤ−Ｄ断面図、（ｂ）は同Ｅ−Ｅ断面図、（ｃ）は同Ｆ−Ｆ断面図である。

＜第一の実施形態＞
第一の実施形態では、図１に示すように、斜面部１１と平場部１２とを有した鉱さい堆積場の流動対策構造１について説明する。
本実施形態の流動対策構造１は、堰堤２と、表層改良体３と、側部改良体４，４とを備えている。
本実施形態の鉱さい堆積場は、岩盤層Ｒに表土や崖錐堆積物（以下、単に「非液状化層１３」という）が積層された箇所に形成されている。

斜面部１１は、沢地形箇所に鉱さい１０を堆積させて形成した部分である。斜面部１１では、図１の（ｂ）に示すように、鉱さい１０（表層改良体３）の表面（上面）が傾斜している。

平場部１２は、斜面部１１の上流側に鉱さい１０を堆積させて形成した比較的平坦な部分である。平場部１２では、鉱さい１０の表面（上面）が平坦（略水平）になるように鉱さい１０を堆積させている。
なお、本実施形態では、鉱さい１０が非液状化層１３の上に直接堆積されている。

堰堤２は、堆積された鉱さい１０をせき止めるために、斜面部１１よりも下流側に設けられた基礎かん止堤である。
本実施形態の堰堤２は、岩石を積み上げてなる、いわゆるロックフィルダムである。なお、堰堤２の構造は限定されるものではなく、例えば、土を盛りたてることにより形成する、いわゆるアースダムであってもよいし、コンクリートダムであってもよい。

堰堤２は、図１の（ｂ）に示すように、断面視台形状に形成されている。なお、堰堤２の高さは、鉱さい堆積場が形成される原地形と堆積される鉱さいの量に応じて適宜設定する。また、堰堤２の断面形状は台形に限定されない。

表層改良体３は、斜面部１１に堆積する鉱さい１０の表面を覆う改良体である。
表層改良体３は、鉱さい１０の表面部（表層部）にセメント等の固化材を撹拌混合（浅層改良）することにより形成する。なお、表層改良体３の厚さ（高さ）は限定されるものではないが、例えば、１〜１０ｍ程度である。

本実施形態では、斜面部１１に堆積する鉱さい１０の表層部を全面的に表層改良することにより表層改良体３を形成するが、表層改良体３は、鉱さい１０の表層部を平面視格子状に改良してもよい。

側部改良体４は、図１の（ａ）および図２に示すように、斜面部１１に堆積する鉱さい１０の両岸（図２における左右の側部）に形成された改良体である。
側部改良体４は、斜面部１１に堆積する鉱さい１０の両岸部（両側部）において、鉱さい１０にセメント等の固化材を撹拌混合することにより形成する。なお、側部改良体４の形成方法（改良方法）は限定されない。

側部改良体４は、図２に示すように、非液状化層１３に根入れされている。すなわち、側部改良体４は、改良体底面において滑動抵抗力を期待するため、斜面部１１に堆積する鉱さい１０の表面から非液状化層１３に達するように形成され、非液状化層１３に着底するか、もしくは、非液状化層１３に根入れするものとする。

本実施形態では、斜面部１１の側部を改良することにより壁状の側部改良体４を形成しているが、側部改良体４は、平面視格子状に改良してもよい。
なお、側部改良体４は、表層改良体３と当接するように形成する。

以上、本実施形態の流動対策構造１によれば、斜面部１１に堆積された鉱さい１０に地震時等に液状化が発生した場合であっても、鉱さい１０が鉱さい堆積場の外部に流出することを防止することができる。
すなわち堰堤２、表層改良体３および側部改良体４，４とにより斜面部１１に堆積された鉱さい１０の下流側と表面と両岸（両側部）を囲っているため、鉱さい１０の流下を防止している。なお、平場部１２の鉱さい１０は、下流側の斜面部１１に堆積された鉱さい１０の移動が流動対策構造１（堰堤２、表層改良体３および側部改良体４，４）により抑制されているため、下流側に移動することがなく、したがって、鉱さい堆積場の外部に流出することもない。

なお、斜面部１１の鉱さい１０に液状化が生じた場合、表層改良体３および側部改良体４，４に発生する慣性力が堰堤２に直接作用するが、本実施形態の流動対策構造１によれば、非液状化層１３に根入れまたは着底した側部改良体４，４の底面と非液状化層１３との間の滑動抵抗力が期待できるので、堰堤２に作用する慣性力に抵抗することができる。

また、斜面部１１の鉱さい１０に液状化が生じると、斜面部１１の高低差に伴う揚圧力により表層改良体３が押し上げられ、液状化した鉱さい１０が流出して堰堤２を乗り越えて流出するおそれがある。ところが、本実施形態の流動対策構造１によれば、鉱さい１０の液状化に伴う揚圧力を、表層改良体３と側部改良体４，４の重量により抵抗することで、鉱さい１０の流出を防止することができる。

このように、斜面部１１の鉱さい１０に対し、局所的に液状化を許しても、発生する改良体の慣性力および揚圧力に抵抗し、かつ液状化した鉱さい１０が鉱さい堆積場の外部に流出することを防止することができる。

＜第二の実施形態＞
第二の実施形態では、図３に示すように、斜面部１１と平場部１２とを有した鉱さい堆積場の流動対策構造１について説明する。
本実施形態の流動対策構造１は、堰堤２と、表層改良体３と、側部改良体４と、下端改良体５と、壁状改良体６とを備えている。
堰堤２、表層改良体３および側部改良体４の詳細は、第一の実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

下端改良体５は、斜面部１１の下流側であって、堰堤２の背面に沿って形成された改良体である。
本実施形態では、斜面部１１に堆積する鉱さい１０にセメント等の固化材を撹拌混合することにより下部改良体５を形成するが、下部改良体５の施工方法は限定されない。

下端改良体５は、図３の（ｂ）および図４の（ａ）に示すように、非液状化層１３に着底している。すなわち、下端改良体５は、表層改良体３の下面から非液状化層１３に達する範囲を改良することにより形成する。

本実施形態では、堰堤２の背面を全面または平面視格子状に改良することにより下端改良体５が形成される。
また、下端改良体５の下端は、下端改良体５と非液状化層１３との間の滑動抵抗力を期待するため、非液状化層１３に根入れまたは着底させる。
なお、下端改良体５の上端は、表層改良体３に当接している。

本実施形態では、図３の（ａ）に示すように、複数の壁状改良体６，６，…が、二列配置されている。
上流側の壁状改良体６の列は、斜面部１１の上端縁に沿って形成されている。下流側の壁状改良体６の列は、上流側の列と堰堤２との間に配置されている。

下流側の列には３つの壁状改良体６，６，６が間隔をあけて設けられている。
両脇に配設された壁状改良体６，６はそれぞれ側部改良体４に当接している。また、中央に配設された壁状改良体６は、鉱さい堆積場の中心線上に形成されている。

上流側の列には４つの壁状改良体６，６，…が間隔をあけて設けられている。
上流側の列の壁状改良体６，６，…は、斜面部１１の上端縁（斜面部１１と平場部１２との境界部）に形成されている。
両脇に配設された壁状改良体６，６は、それぞれ側部改良体４に当接している。

なお、壁状改良体６の配置や数は限定されるものではない。例えば、両脇に配設された壁状改良体６，６は、側部改良体４との間に隙間を有していてもよい。
また、壁状改良体６は、縦方向または横方向に連続していてもよいし、平面視格子状に配置されていてもよい。

各壁状改良体６は、図３の（ｂ）および図４の（ｂ）、（ｃ）に示すように、非液状化層１３に着底している。壁状改良体６は、鉱さい１０を改良することで形成する。すなわち、壁状改良体６は、表層改良体３の下面から非液状化層１３に達する範囲を改良することにより形成する。
なお、壁状改良体６の上端は、表層改良体３に当接している。また、壁状改良体６は、壁状改良体６と非液状化層１３との間の滑動抵抗力を期待する必要がない場合は、必ずしも非液状化層１３に根入れまたは着底している必要はなく、壁状改良体６の下端と非液状化層１３との間に隙間（鉱さい１０の非改良部分）を有していてもよい。

以上、本実施形態の流動対策構造１によれば、斜面部１１に堆積する鉱さい１０に液状化が生じた場合に表層改良体３、側部改良体４、下端改良体５および壁状改良体６に発生する慣性力に対して効果的に抵抗することができる。
すなわち、側部改良体４，４に加えて、下端改良体５および壁状改良体６，６，…の底面と非形状下層１３との間の滑動抵抗力により、堰堤２に作用する慣性力をより効果的に抑制することができる。

また、斜面部１１の高低差に伴う揚圧力に対しても、より効果的に抵抗することができる。
すなわち、下端改良体５および壁状改良体６，６，…により、表層改良体３を押し上げる揚圧力に抵抗する重量が増加するため、より効果的に鉱さい１０の流出を防止することができる。

この他の第二の実施形態の流動対策構造１による作用効果は、第一の実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
例えば、鉱さい堆積場の形状は前記各実施形態で示した形状に限定されるものではない。また、平場部は必ずしも形成されている必要はない。

また、表層改良体、側部改良体、下端改良体および壁状改良体の改良寸法、根入れ深さや配置等は、慣性力や揚圧力に対して十分な抵抗力を発揮するように、簡便な設計計算により適宜設定すればよい。

表層改良体、側部改良体、下端改良体または壁状改良体を格子状に改良すれば、固化材の使用量を低減させることで工事費の削減を図ることができる。

前記各実施形態では、斜面部のみに各改良体を形成する場合について説明したが、平場部にも改良体を形成してもよい。
流動対策構造の採用箇所は、鉱さい堆積場に限定されるものではない。
側部改良体が、平場部から堰堤までの区間において、全長にわたって形成されている場合について説明したが、側部改良体は当該区間に部分的に形成されていてもよい。

１流動対策構造
１０鉱さい
１１斜面部
１２平場部
１３非液状化層
２堰堤
３表層改良体
４側部改良体
５下端改良体
６壁状改良体

Claims

斜面部の下流側に設けられた堰堤と、
前記斜面部の表面を覆う改良体である表層改良体と、
前記斜面部の側部に形成された改良体である側部改良体と、を備える流動対策構造であって、
前記側部改良体は、非液状化層に着底または根入れされていることを特徴とする、流動対策構造。
前記堰堤の背面に沿って設けられた改良体である下端改良体をさらに備えていることを特徴とする、請求項１に記載の流動対策構造。
前記斜面部の中央部に形成された改良体である複数の壁状改良体をさらに備えており、
前記壁状改良体は、互いに間隔をあけて設けられていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の流動対策構造。
少なくとも一つの前記改良体が、平面視格子状に形成されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の流動対策構造。