JP2018024985A - Pile performance evaluation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、杭の性能評価方法に関する。 The present invention relates to a pile performance evaluation method.
既設の杭の性能を評価する方法としては、これまでにも多数の方法が提案されている。代表的なＩＴ試験（Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ Ｔｅｓｔ）は、ハンマーで杭頭を叩いて弾性波を発生させ、その振動応答を杭頭に押し当てたセンサで測定する方法である。簡易な方法であるが、杭長しか評価することができない。 Many methods have been proposed to evaluate the performance of existing piles. A typical IT test (Integrity Test) is a method in which an elastic wave is generated by hitting a pile head with a hammer and the vibration response is measured by a sensor pressed against the pile head. Although this is a simple method, only the pile length can be evaluated.
また、例えば、起振機（または加振機）を用いて地盤に埋設された杭を強制的に振動させることにより算出される固有振動数に基づいて杭の健全性を評価する杭の品質管理方法が提案されている（特許文献１，２及び非特許文献１）。杭の支持力性能等を推定することができる方法であるが、比較的大がかりな起振機を用意する必要があった。 In addition, for example, pile quality control that evaluates the soundness of a pile based on the natural frequency calculated by forcibly vibrating a pile embedded in the ground using a vibrator (or a vibrator) Methods have been proposed (Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 1). Although it is a method that can estimate the bearing capacity performance of piles, it was necessary to prepare a relatively large vibrator.
本発明は、簡易に杭の性能を評価することができる杭の性能評価方法を提案することを目的とする。 An object of this invention is to propose the performance evaluation method of a pile which can evaluate the performance of a pile easily.
［適用例１］
本適用例に係る杭の性能評価方法は、
測定された杭頭の常時微動に基づいて実際の前記杭頭の所定周波数における実際変位を取得する取得処理と、
測定された地盤の諸元に基づいて前記杭頭の所定周波数における推定変位を推定する推定処理と、
前記実際変位と前記推定変位とに基づいて前記杭頭を有する杭の性能の評価を行う評価処理と、
を含むことを特徴とする。
[Application Example 1]
The performance evaluation method for piles according to this application example is
An acquisition process for acquiring an actual displacement at a predetermined frequency of the actual pile head based on the measured fine movement of the pile head;
An estimation process for estimating an estimated displacement at a predetermined frequency of the pile head based on the measured ground specifications;
An evaluation process for evaluating the performance of the pile having the pile head based on the actual displacement and the estimated displacement;
It is characterized by including.
本適用例に係る杭の性能評価方法によれば、杭頭の常時微動と地盤の諸元とを測定することで、簡易に杭の性能評価を行うことができる。 According to the pile performance evaluation method according to this application example, it is possible to easily evaluate the performance of the pile by measuring the fine movement of the pile head and the specifications of the ground.
［適用例２］
本適用例に係る杭の性能評価方法において、
前記取得処理における常時微動は、第１常時微動であり、
前記推定処理は、
前記地盤における第２常時微動に基づいて前記地盤の諸元を測定する測定処理と、
前記地盤の諸元に基づいて所定周波数の地盤変位を算出する算出処理と、
予め設定された杭・地盤ばねモデルに、仮の杭諸元と、前記第２常時微動に基づいて設定された地盤ばね諸元と、を入力して第１杭・地盤ばねモデルを作成する作成処理と、を含み、
作成された前記第１杭・地盤ばねモデルに前記地盤変位を入力して前記推定変位を推定することができる。
[Application Example 2]
In the performance evaluation method for piles according to this application example,
The continuous fine movement in the acquisition process is the first continuous fine movement,
The estimation process includes
A measurement process for measuring the specifications of the ground based on the second constant tremor in the ground;
A calculation process for calculating a ground displacement at a predetermined frequency based on the specifications of the ground;
Creating a first pile / ground spring model by inputting the temporary pile specifications and the ground spring specifications set based on the second constant fine movement into a preset pile / ground spring model Processing, and
The estimated displacement can be estimated by inputting the ground displacement to the created first pile / ground spring model.
本適用例に係る杭の性能評価方法によれば、杭・地盤ばねモデルを予め設定することで、地盤変位から杭頭の推定変位を推定することができる。 According to the performance evaluation method of a pile according to this application example, the estimated displacement of the pile head can be estimated from the ground displacement by setting the pile / ground spring model in advance.
［適用例３］
本適用例に係る杭の性能評価方法において、
前記推定処理は、
前記実際変位と前記推定変位とを比較した結果、差がある場合に、
前記実際変位と前記推定変位との差が所定範囲に収まるように、前記第１杭・地盤ばねモデルにおける杭諸元を変更して第２杭・地盤ばねモデルを作成する修正処理をさらに含み、
作成された前記第２杭・地盤ばねモデルを用いて前記推定変位を修正し、修正後の前記推定変位を用いて前記評価処理を行うことができる。
[Application Example 3]
In the performance evaluation method for piles according to this application example,
The estimation process includes
When there is a difference as a result of comparing the actual displacement and the estimated displacement,
A correction process for creating a second pile / ground spring model by changing pile specifications in the first pile / ground spring model so that a difference between the actual displacement and the estimated displacement is within a predetermined range;
The estimated displacement can be corrected using the created second pile / ground spring model, and the evaluation process can be performed using the corrected estimated displacement.
本適用例に係る杭の性能評価方法によれば、実際変位と推定変位との差が所定範囲に収まるように、第１杭・地盤ばねモデルにおける杭諸元を変更して第２杭・地盤ばねモデルを求めることにより、実際の杭により近い性能を把握して評価することができる。 According to the performance evaluation method for a pile according to this application example, the pile specifications in the first pile / ground spring model are changed so that the difference between the actual displacement and the estimated displacement is within a predetermined range. By obtaining the spring model, it is possible to grasp and evaluate the performance closer to the actual pile.
［適用例４］
本適用例に係る杭の性能評価方法において、
前記第２常時微動は、微動アレイ探査によって測定され、
前記算出処理は、前記微動アレイ探査の測定結果に基づいて、少なくとも前記杭の杭長の深さの前記地盤変位を算出し、
前記推定変位は、前記第１杭・地盤ばねモデルにおける前記杭頭の水平−回転変位比（ｕ／θ）及び水平−鉛直変位比（ｕ／ｖ）の少なくともいずれか１つを用いた値であり、
前記第１常時微動は、前記杭頭に設置した第１微動計によって測定され、
前記実際変位は、前記第１微動計の測定結果に基づいて算出された、前記杭頭の水平−回転変位比（ｕ／θ）及び水平−鉛直変位比（ｕ／ｖ）の少なくともいずれか１つを用いた値であることができる。
[Application Example 4]
In the performance evaluation method for piles according to this application example,
The second microtremor is measured by microtremor array exploration;
The calculation processing calculates the ground displacement at least the depth of the pile length of the pile based on the measurement result of the microtremor array exploration,
The estimated displacement is a value using at least one of a horizontal-rotational displacement ratio (u / θ) and a horizontal-vertical displacement ratio (u / v) of the pile head in the first pile / ground spring model. Yes,
The first microtremor is measured by a first micrometer installed on the pile head,
The actual displacement is at least one of a horizontal-rotational displacement ratio (u / θ) and a horizontal-vertical displacement ratio (u / v) of the pile head calculated based on the measurement result of the first micrometer. It can be a value using one.
本適用例に係る杭の性能評価方法によれば、地盤変位を微動アレイ探査に基づいて算出することができるため、地盤のボーリングや掘削をすることなく地盤変位を算出することができる。また、杭頭の各変位を第１微動計に基づいて算出することができるため、杭の載荷装置や加振装置が不要であって、非破壊検査によって算出できる。さらに、杭頭の各変位を第１微動計に基づいて算出することができるため、測定可能な杭の長さに制限がない。 According to the pile performance evaluation method according to this application example, since the ground displacement can be calculated based on the microtremor array exploration, the ground displacement can be calculated without drilling or excavating the ground. Moreover, since each displacement of a pile head can be calculated based on a 1st microtremor meter, the loading apparatus and vibration apparatus of a pile are unnecessary, and it can calculate by a nondestructive inspection. Furthermore, since each displacement of a pile head can be calculated based on a 1st microtremor meter, there is no restriction | limiting in the length of a pile which can be measured.
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments described below do not unduly limit the contents of the present invention described in the claims. In addition, not all of the configurations described below are essential constituent requirements of the present invention.
本実施形態に係る杭の性能評価方法は、測定された杭頭の常時微動に基づいて実際の前記杭頭の所定周波数における実際変位を取得する取得処理と、測定された地盤の諸元に基づいて前記杭頭の所定周波数における推定変位を推定する推定処理と、前記実際変位と前記推定変位とに基づいて前記杭頭を有する杭の性能の評価を行う評価処理と、を含むことを特徴とする。 The performance evaluation method for a pile according to the present embodiment is based on an acquisition process for obtaining an actual displacement at a predetermined frequency of the actual pile head based on the measured fine movement of the pile head, and on the measured ground specifications. An estimation process for estimating an estimated displacement of the pile head at a predetermined frequency, and an evaluation process for evaluating the performance of the pile having the pile head based on the actual displacement and the estimated displacement. To do.
１．杭と地盤との関係
図１を用いて杭１０と地盤２２との関係を説明する。図１は、杭１０と地盤２２とを模式的に示す図である。
1. Relationship between pile and ground The relationship between the pile 10 and the ground 22 will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram schematically showing the pile 10 and the ground 22.
図１に示すように、杭１０は、地盤２２内にあって、杭頭１２が地表面２０に現れている。杭頭１２は地盤２２内にあってもよい。 As shown in FIG. 1, the pile 10 is in the ground 22 and the pile head 12 appears on the ground surface 20. The pile head 12 may be in the ground 22.
杭頭１２とは、杭１０の頂部である。杭１０とは、構造物の荷重を基礎などを介して地盤２２に伝達させるための柱状の構造部材である。杭１０としては、材料面から、例えば、木杭、既成コンクリート杭、鉄筋コンクリート杭、鋼（管）杭などの種類がある。また、杭１０としては、施工面から、例えば、打込み杭、場所打ち杭、埋込み杭などの種類がある。さらに、杭としては、機能面から、例えば、主に先端（最下端）支持力によって上部構造物を支える支持杭、主に杭の周面と地盤との摩擦力によって上部構造物を支える摩擦杭などの種類がある。 The pile head 12 is the top of the pile 10. The pile 10 is a columnar structural member for transmitting the load of the structure to the ground 22 via a foundation or the like. Examples of the pile 10 include material piles such as a wooden pile, a precast concrete pile, a reinforced concrete pile, and a steel (tube) pile. Moreover, as the pile 10, there exist types, such as a driving pile, a cast-in-place pile, an embedding pile, from a construction surface, for example. Furthermore, as a pile, from the functional aspect, for example, a support pile that supports the upper structure mainly by the tip (bottom end) support force, and a friction pile that mainly supports the upper structure by the frictional force between the circumferential surface of the pile and the ground There are such types.
地盤２２はわずかではあるが常に振動しており、このような微小な地盤振動を常時微動という。常時微動は、地盤２２中を伝播する微小な地盤振動であって、例えば地上を走行する車両が発生する振動や工場の機械類から発生する振動などの人工的な振動、及び風や波による自然的な振動等によって生ずる。 Although the ground 22 is always slight, it vibrates constantly, and such a small ground vibration is always called a fine movement. Microtremors are minute ground vibrations that propagate through the ground 22, for example, artificial vibrations such as vibrations generated by vehicles traveling on the ground and vibrations generated from factory machinery, and natural vibrations caused by wind and waves. Caused by mechanical vibrations.
この地盤２２の常時微動が地盤２２と一体化している杭１０へと伝わり、杭頭１２を振動させる。一方、地盤２２の地層構成は公知の測定方法を用いて推定することができる。そこで、本発明者らは、測定された地盤２２の諸元を用いて常時微動による杭頭１２の変位を推定し、実際に測定した杭頭１２の変位と比較することで、杭１０の性能を評価することに想到したのである。 The fine movement of the ground 22 is transmitted to the pile 10 integrated with the ground 22 to vibrate the pile head 12. On the other hand, the formation of the ground 22 can be estimated using a known measurement method. Therefore, the present inventors estimated the displacement of the pile head 12 due to microtremors using the measured specifications of the ground 22 and compared it with the actually measured displacement of the pile head 12 to determine the performance of the pile 10. The idea was to evaluate
２．杭の性能評価方法
図２を用いて杭１０の性能評価方法について説明する。図２は、杭１０の性能評価方法のフローチャートである。
2. Pile Performance Evaluation Method The pile 10 performance evaluation method will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart of the performance evaluation method of the pile 10.
図２に示すように、杭１０の性能評価方法は、取得処理（Ｓ１０）と、推定処理（Ｓ１
２）と、評価処理（Ｓ１４）と、を含む。取得処理（Ｓ１０）と推定処理（Ｓ１２）の順番は逆であってもよい。
As shown in FIG. 2, the performance evaluation method of the pile 10 includes an acquisition process (S10) and an estimation process (S1).
2) and an evaluation process (S14). The order of the acquisition process (S10) and the estimation process (S12) may be reversed.
取得処理（Ｓ１０）は、測定された杭頭１２の常時微動（以下、「第１常時微動」という）に基づいて実際の杭頭１２の所定周波数における実際変位を取得する。第１常時微動の測定方法の具体例については後述する。 The acquisition process (S10) acquires the actual displacement of the actual pile head 12 at a predetermined frequency based on the measured constant fine movement of the pile head 12 (hereinafter referred to as “first constant fine movement”). A specific example of the first constant fine movement measuring method will be described later.
ここで変位は、杭頭１２の位置の変化量であるが、これに限らず、当該変化量に基づいた対比可能な値であってもよい。 Here, the displacement is the amount of change in the position of the pile head 12, but is not limited thereto, and may be a value that can be compared based on the amount of change.
推定処理（Ｓ１２）は、測定された地盤２２の諸元に基づいて杭頭１２の所定周波数における推定変位を推定する。推定処理（Ｓ１２）の具体例については後述する。 The estimation process (S12) estimates an estimated displacement of the pile head 12 at a predetermined frequency based on the measured specifications of the ground 22. A specific example of the estimation process (S12) will be described later.
ここで地盤２２の諸元とは、推定処理（Ｓ１２）において杭１０の力学モデルを用いて杭頭１２の所定周波数における推定変位を推定するために必要な地盤２２に関する要素であり、例えば、杭１０の支持層２４の深度から２倍ぐらいの深さまでの各地層の層厚、地盤２２の密度（単位体積当たりの質量）、せん断波速度とせん断波の減衰定数、粗密波速度と粗密波の減衰定数などがある。地盤２２の諸元としていずれの要素を用いるかは推定処理（Ｓ１２）に用いる方法に合わせて適宜選択される。地盤２２の諸元は、公知の各種地盤調査方法を用いることができる。地盤調査方法としては、例えば、微動アレイ探査、表面波探査、速度検層（ＰＳ検層）、弾性波探査、磁気探査、電気探査（比抵抗二次元探査）、地中レーダー探査、重力探査、標準貫入試験（Ｎ値）結果からの推定などを用いることができる。本実施形態では微動アレイ探査を用いた測定法について後述する。 Here, the specifications of the ground 22 are elements related to the ground 22 that are necessary for estimating the estimated displacement of the pile head 12 at a predetermined frequency using the dynamic model of the pile 10 in the estimation process (S12). 10 layer thicknesses from the depth of the support layer 24 to about twice the depth, the density of the ground 22 (mass per unit volume), shear wave velocity and shear wave damping constant, density wave velocity and density wave There is an attenuation constant. Which element is used as the specifications of the ground 22 is appropriately selected according to the method used for the estimation process (S12). As the specifications of the ground 22, various known ground survey methods can be used. Examples of ground survey methods include microtremor array exploration, surface wave exploration, velocity logging (PS logging), elastic wave exploration, magnetic exploration, electrical exploration (specific resistance two-dimensional exploration), subsurface radar exploration, gravity exploration, The estimation from the standard penetration test (N value) result can be used. In this embodiment, a measurement method using microtremor array exploration will be described later.
評価処理（Ｓ１４）は、実際変位と推定変位とに基づいて杭頭１２を有する杭１０の性能の評価を行う。 The evaluation process (S14) evaluates the performance of the pile 10 having the pile head 12 based on the actual displacement and the estimated displacement.
ここで杭１０の性能とは、推定処理（Ｓ１２）によって得られた杭１０の状態である。杭１０の状態は、例えば、推定処理（Ｓ１２）において仮定した杭１０の諸元（仮の杭諸元）及び仮の杭諸元から推定され及び推測される。仮の杭諸元とは、後述する杭１０の力学モデルを設定するために必要な杭１０に関する要素であり、例えば、杭１０の密度、杭１０の断面積、杭１０のヤング率、杭１０の断面２次モーメント、杭径、杭長（地表面２０からの深度）などがある。杭諸元としていずれの要素を用いるかは推定処理（Ｓ１２）に用いる方法に合わせて適宜選択される。 Here, the performance of the pile 10 is the state of the pile 10 obtained by the estimation process (S12). The state of the pile 10 is estimated and estimated from, for example, the specifications of the pile 10 (temporary pile specifications) and the temporary pile specifications assumed in the estimation process (S12). The provisional pile specifications are elements related to the pile 10 necessary for setting a mechanical model of the pile 10 described later. For example, the density of the pile 10, the cross-sectional area of the pile 10, the Young's modulus of the pile 10, the pile 10 There are a secondary moment, a pile diameter, a pile length (depth from the ground surface 20), and the like. Which element is used as the pile specification is appropriately selected according to the method used for the estimation process (S12).
また、ここで杭１０の性能評価とは、例えば、杭１０の性能が設計通り（仮の杭諸元と同じ）であるかどうかという評価、設計値が不明の杭１０の性能がどの程度（仮の杭諸元に近似）であるかという評価などがある。 Here, the performance evaluation of the pile 10 is, for example, an evaluation whether the performance of the pile 10 is as designed (same as the provisional pile specifications), and how much the performance of the pile 10 whose design value is unknown ( There is an evaluation that it is approximate to the provisional pile specifications.
このように杭１０の性能評価方法によれば、地盤２２の諸元と杭頭１２の第１常時微動とを測定することで、簡易に杭１０の性能評価を行うことができる。 Thus, according to the performance evaluation method of the pile 10, the performance evaluation of the pile 10 can be easily performed by measuring the specifications of the ground 22 and the first constant fine movement of the pile head 12.
２−１．取得処理
図２〜図５を用いて取得処理（Ｓ１０）について説明する。図３は第１常時微動測定装置３０及び第２常時微動測定装置４０の設置状態を示す断面図であり、図４は第１常時微動測定装置３０が設置された杭頭１２の平面図であり、図５は杭頭１２の実際変位Ｕを説明する模式図である。
2-1. Acquisition Process The acquisition process (S10) will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a cross-sectional view showing an installation state of the first continuous fine movement measuring device 30 and the second continuous fine movement measuring device 40, and FIG. 4 is a plan view of the pile head 12 on which the first continuous fine movement measuring device 30 is installed. FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the actual displacement U of the pile head 12.
取得処理（Ｓ１０）は、測定された杭頭１２の第１常時微動に基づいて実際の杭頭１２の所定周波数における実際変位を取得する。杭頭１２の第１常時微動の測定方法は、杭頭
１２の所定周波数における実際変位が測定できる方法であれば特に限定されない。第１常時微動は、例えば、杭頭１２に設置した第１微動計３２によって測定することができる。杭頭１２の各変位を第１微動計３２に基づいて算出することができることで、杭１０の載荷装置や加振装置が不要であって、非破壊検査によって算出できる。また、杭頭１２の各変位を第１微動計３２に基づいて算出することができることで、ＩＴ試験のように測定可能な杭１０の長さに制限がない。
An acquisition process (S10) acquires the actual displacement in the predetermined frequency of the actual pile head 12 based on the 1st constant fine movement of the pile head 12 measured. The measuring method of the first constant fine movement of the pile head 12 is not particularly limited as long as the actual displacement of the pile head 12 at the predetermined frequency can be measured. The first continuous fine movement can be measured by, for example, a first fine movement meter 32 installed on the pile head 12. Since each displacement of the pile head 12 can be calculated based on the first micrometer 32, a loading device and a vibration device for the pile 10 are unnecessary and can be calculated by nondestructive inspection. Moreover, since each displacement of the pile head 12 can be calculated based on the 1st microtremor meter 32, there is no restriction | limiting in the length of the pile 10 which can be measured like an IT test.
図３及び図４に示すように、第１常時微動測定装置３０は、杭頭１２の表面に設置された複数の第１微動計３２と、第１微動計３２によって計測された計測値から所定周波数における実際変位を演算する制御部３４と、を含む。制御部３４は、図示しない記録部と、蓄電部と、演算部と、を含む。記録部は第１微動計３２の計測値を記録し、蓄電部は第１微動計３２を動作させるために必要な電力を供給し、演算部は第１微動計３２の計測値から杭頭１２の実際変位を演算する。 As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the first constant tremor measuring device 30 is predetermined from a plurality of first tremor meters 32 installed on the surface of the pile head 12 and measured values measured by the first tremor meter 32. And a control unit 34 that calculates an actual displacement at a frequency. Control unit 34 includes a recording unit (not shown), a power storage unit, and a calculation unit. The recording unit records the measurement value of the first microtremor meter 32, the power storage unit supplies electric power necessary to operate the first microtremor meter 32, and the calculation unit calculates the pile head 12 from the measurement value of the first microtremor meter 32. The actual displacement of is calculated.
第１微動計３２は、図３のように正三角形の頂点に当たる部分に３箇所設置することができる。第１微動計３２の数は、目的とする実際変位を測定するために必要な数であればよく、特に限定されないが、水平方向の変位と鉛直方向の変位の他に杭頭１２の傾きを測定する場合には、３個または５個が好ましい。第１微動計３２は、杭頭１２の水平方向の２成分と鉛直方向の１成分を計測できることが好ましい。第１微動計３２が杭頭１２の水平方向の２成分と鉛直方向の１成分と傾きとを計測できる場合には、１個だけでもよい。 As shown in FIG. 3, the first microtremor meter 32 can be installed at three locations corresponding to the apex of the equilateral triangle. The number of first microtremor meters 32 is not particularly limited as long as it is a number necessary for measuring the target actual displacement. In addition to the horizontal displacement and the vertical displacement, the inclination of the pile head 12 is determined. When measuring, 3 or 5 is preferable. The first micrometer 32 is preferably capable of measuring two horizontal components and one vertical component of the pile head 12. When the first microtremor meter 32 can measure two horizontal components, one vertical component, and the inclination of the pile head 12, only one may be used.
第１微動計３２は、微小な振動を測定することができるものであればよく、例えば加速度センサや速度センサなどの公知の微動計を用いることができる。 The first fine meter 32 may be any device that can measure minute vibrations. For example, a known fine meter such as an acceleration sensor or a velocity sensor can be used.
杭頭１２の第１常時微動における所定周波数は、あらかじめ定められた複数の周波数である。周波数に応じて杭頭１２の変位が定まる。後述する第２微動における所定周波数も第１常時微動に対応するため、第１常時微動における所定周波数と少なくとも同じ周波数を含む。 The predetermined frequency in the first constant fine movement of the pile head 12 is a plurality of predetermined frequencies. The displacement of the pile head 12 is determined according to the frequency. Since the predetermined frequency in the second fine movement described later also corresponds to the first constant fine movement, it includes at least the same frequency as the predetermined frequency in the first constant fine movement.
図５に示すように、地盤２２の振動（例えば第２常時微動５６）によって破線で示した杭頭１２は実線で示した杭頭１２へと実際変位Ｕ（矢印で示した）だけ移動する。杭頭１２の実際変位Ｕは、杭頭１２における水平方向変位ｕと、鉛直方向変位ｖと、傾きθで表すことができる。制御部３４における演算部は、杭頭１２の実際変位として、例えば、第１微動計３２の測定結果に基づいて算出された、杭頭１２の水平−回転変位比（ｕ／θ）及び水平−鉛直変位比（ｕ／ｖ）の少なくともいずれか１つを用いた値を演算することができる。 As shown in FIG. 5, the pile head 12 indicated by the broken line is moved by the actual displacement U (indicated by the arrow) to the pile head 12 indicated by the solid line by the vibration of the ground 22 (for example, the second constant fine movement 56). The actual displacement U of the pile head 12 can be expressed by a horizontal displacement u, a vertical displacement v, and an inclination θ in the pile head 12. The calculation unit in the control unit 34 calculates the actual displacement of the pile head 12, for example, the horizontal-rotational displacement ratio (u / θ) and horizontal− A value using at least one of the vertical displacement ratios (u / v) can be calculated.
このように、杭頭１２の各変位を第１微動計３２に基づいて算出することができるため、杭１０の載荷装置や加振装置が不要であって、非破壊検査によって算出できる。さらに、杭頭１２の各変位を第１微動計３２に基づいて算出することができるため、測定可能な杭１０の長さに制限がない。 Thus, since each displacement of the pile head 12 can be calculated based on the 1st microtremor meter 32, the loading apparatus and vibration apparatus of the pile 10 are unnecessary, and can be calculated by a nondestructive inspection. Furthermore, since each displacement of the pile head 12 can be calculated based on the first micrometer 32, the measurable length of the pile 10 is not limited.
２−２．推定処理
図２、図３、図６〜図１０を用いて、推定処理（Ｓ１２）について説明する。図６は推定処理（Ｓ１２）を説明するフローチャートであり、図７は杭・地盤ばねモデル５０を説明する模式図であり、図８は第２常時微動測定装置４０を説明する平面図であり、図９は所定周波数における地盤２２の水平変位を示すグラフであり、図１０は所定周波数における杭頭応答（ｕ／θ）を示すグラフである。
2-2. Estimation Process The estimation process (S12) will be described with reference to FIGS. 2, 3, and 6 to 10. 6 is a flowchart for explaining the estimation process (S12), FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the pile / ground spring model 50, and FIG. 8 is a plan view for explaining the second constant tremor measuring device 40. FIG. 9 is a graph showing the horizontal displacement of the ground 22 at a predetermined frequency, and FIG. 10 is a graph showing the pile head response (u / θ) at the predetermined frequency.
推定処理（Ｓ１２）は、測定された地盤２２の諸元に基づいて杭頭１２の所定周波数に
おける推定変位を推定する。推定処理（Ｓ１２）は、杭頭１２の推定変位を推定できる各種の方法を採用できる。
The estimation process (S12) estimates an estimated displacement of the pile head 12 at a predetermined frequency based on the measured specifications of the ground 22. The estimation process (S12) can employ various methods that can estimate the estimated displacement of the pile head 12.
杭頭１２が所定周波数の振動においてどの程度変位するかは地盤２２の諸元と杭１０の諸元とから定まる固有の値を有すると考えられる。地盤２２の振動、例えば第２常時微動時における地盤変位の深度分布は地盤２２の諸元から定まり、地盤２２の変位が杭１０にどのように伝わるかは杭１０の諸元により定まるからである。 It is considered that how much the pile head 12 is displaced by vibration at a predetermined frequency has a specific value determined from the specifications of the ground 22 and the specifications of the pile 10. This is because the vibration of the ground 22, for example, the depth distribution of the ground displacement at the time of the second constant tremor is determined from the specifications of the ground 22, and how the displacement of the ground 22 is transmitted to the pile 10 is determined by the specifications of the pile 10. .
図６に示すように、推定処理は、例えば、地盤２２における第２常時微動に基づいて地盤２２の諸元を測定する測定処理（Ｓ１２０）と、地盤２２の諸元に基づいて所定周波数の地盤変位を算出する算出処理（Ｓ１２１）と、予め設定された杭・地盤ばねモデルに、仮の杭諸元と、第２常時微動に基づいて設定された地盤ばね諸元と、を入力して第１杭・地盤ばねモデルを作成する作成処理（Ｓ１２２）と、を含み、作成された第１杭・地盤ばねモデルに地盤変位を入力して推定変位を推定することができる。 As shown in FIG. 6, the estimation process includes, for example, a measurement process (S120) that measures the specifications of the ground 22 based on the second constant fine movement in the ground 22, and a ground having a predetermined frequency based on the specifications of the ground 22. The calculation process (S121) for calculating the displacement, and the preliminary pile specifications and the ground spring specifications set based on the second constant fine movement are input to the preset pile / ground spring model. And a creation process (S122) for creating a 1 pile / ground spring model, and the estimated displacement can be estimated by inputting the ground displacement to the created first pile / ground spring model.
このように、第１杭・地盤ばねモデルを予め設定することで、地盤変位から杭頭１２の推定変位を計算することができる。なお、各処理の詳細については後述する。 Thus, the estimated displacement of the pile head 12 can be calculated from the ground displacement by setting the first pile / ground spring model in advance. Details of each process will be described later.
また、図６に示すように、推定処理は、推定変位と実際変位とを比較した結果、差がある場合に、推定変位と実際変位との差が所定範囲に収まるように、第１杭・地盤ばねモデルにおける杭諸元を変更して第２杭・地盤ばねモデルを作成する修正処理（Ｓ１２８）をさらに含み、作成された第２杭・地盤ばねモデルを用いて推定変位を修正し、修正後の推定変位を用いて評価処理を行うことができる。 In addition, as shown in FIG. 6, in the estimation process, when there is a difference as a result of comparing the estimated displacement and the actual displacement, the difference between the estimated displacement and the actual displacement falls within a predetermined range. It also includes a correction process (S128) for creating the second pile / ground spring model by changing the pile specifications in the ground spring model, and correcting the estimated displacement using the created second pile / ground spring model. Evaluation processing can be performed using the later estimated displacement.
このように推定変位と実際変位との差が所定範囲に収まるように、第１杭・地盤ばねモデルにおける杭諸元を変更して第２杭・地盤ばねモデルを求めることにより、実際の杭により近い性能を把握して評価することができる。なお、修正処理（Ｓ１２８）の詳細については後述する。 In this way, by obtaining the second pile / ground spring model by changing the pile specifications in the first pile / ground spring model so that the difference between the estimated displacement and the actual displacement falls within the predetermined range, It is possible to grasp and evaluate near performance. Details of the correction process (S128) will be described later.
２−２−１．測定処理
測定処理（Ｓ１２０）は、地盤２２における第２常時微動に基づいて地盤２２の諸元を測定する。測定処理（Ｓ１２０）における地盤２２の第２常時微動に基づく地盤２２の諸元を測定する方法は、地盤２２の所定周波数における地盤変位を算出するのに必要な地盤２２の諸元が測定できる方法であれば常時微動に限定されない。
2-2-1. Measurement Process The measurement process (S120) measures the specifications of the ground 22 based on the second constant fine movement in the ground 22. The method of measuring the specifications of the ground 22 based on the second constant fine movement of the ground 22 in the measurement process (S120) is a method capable of measuring the specifications of the ground 22 necessary to calculate the ground displacement at a predetermined frequency of the ground 22. If it is, it will not be limited to microtremor.
第２常時微動は、微動アレイ探査によって測定することができる。地盤変位を微動アレイ探査に基づいて算出することができることで、地盤２２のボーリングや掘削をすることなく地盤変位を算出することができる。 The second permanent tremor can be measured by microtremor array exploration. Since the ground displacement can be calculated based on the microtremor array exploration, the ground displacement can be calculated without drilling or excavating the ground 22.
図３及び図８を用いて地盤２２の第２常時微動を微動アレイ探査によって測定する方法について説明する。 A method of measuring the second constant tremor of the ground 22 by microtremor array exploration will be described with reference to FIGS. 3 and 8.
図３及び図８に示すように、微動アレイ探査は、地表面２０においた複数の第２微動計４２により多点での微動を同時観測し、得られた表面波の位相速度を逆解析して地盤２２のＳ波構造を推定する地盤調査方法である。第２微動計４２は、微小振動を測定することができる地震計を用いることができる。第２微動計４２は、加速度センサとしてもよい。 As shown in FIG. 3 and FIG. 8, in the microtremor array exploration, microtremors at multiple points are simultaneously observed by a plurality of second tremorometers 42 on the ground surface 20, and the phase velocity of the obtained surface wave is inversely analyzed. This is a ground investigation method for estimating the S wave structure of the ground 22. The second microtremor meter 42 can be a seismometer capable of measuring minute vibrations. The second fine meter 42 may be an acceleration sensor.
第２微動計４２の配置は、例えば、地表面２０における正三角形の頂点とすることができる。第２微動計４２を複数の正三角形の頂点に配置してもよい。第２微動計４２は、杭１０の周囲の地盤２２の諸元を得るために、杭１０の周囲に配置される。 The arrangement of the second fine meter 42 can be, for example, the apex of an equilateral triangle on the ground surface 20. The second microtremor meter 42 may be arranged at the vertices of a plurality of equilateral triangles. The second micrometer 42 is arranged around the pile 10 in order to obtain the specifications of the ground 22 around the pile 10.
微動アレイ探査によって地盤２２の地層構造を同定することができる。地盤２２の地層構造を同定することができれば、所定周波数の振動における地盤変位を推定することができる。 The stratum structure of the ground 22 can be identified by microtremor array exploration. If the stratum structure of the ground 22 can be identified, the ground displacement in the vibration of a predetermined frequency can be estimated.
２−２−２．算出処理
算出処理（Ｓ１２１）は、地盤２２の諸元に基づいて所定周波数の地盤変位を算出する。算出処理（Ｓ１２１）における地盤変位を算出する方法は特に限定されない。算出処理（Ｓ１２１）は、例えば、微動アレイ探査の測定結果に基づいて、少なくとも杭１０の杭長の深さの地盤変位を算出することができる。少なくとも杭長の深さの地盤変位が算出できれば、杭１０の変位に大きく影響を与える地盤変位が含まれるからである。
2-2-2. Calculation Process The calculation process (S121) calculates the ground displacement at a predetermined frequency based on the specifications of the ground 22. The method for calculating the ground displacement in the calculation process (S121) is not particularly limited. The calculation process (S121) can calculate the ground displacement of at least the depth of the pile 10 based on the measurement result of the microtremor array exploration, for example. This is because the ground displacement that greatly affects the displacement of the pile 10 is included if at least the ground displacement at the depth of the pile length can be calculated.
一般に、常時微動における地盤変位は「正規モード解」（久田嘉明「成層地盤における正規モード解及びグリーン関数の効率的な計算法」日本建築学会構造系論文集，第５０１号，ｐｐ．４９−５６，１９９７）で近似することができる。「正規モード解」は、表面波の寄与のみを考慮した地盤の振動応答を表すものである。「正規モード解」は地盤２２の地層構成がわかっていれば、弾性波理論により計算することができる。 In general, ground displacement in microtremor is “normal mode solution” (Yoshiaki Hisada “Efficient calculation method of normal mode solution and green function in stratified ground”, Architectural Institute of Japan, No.501, pp.49-56. , 1997). The “normal mode solution” represents the vibration response of the ground considering only the contribution of surface waves. The “normal mode solution” can be calculated by elastic wave theory if the formation of the ground 22 is known.
図９は、微動アレイ探査によって同定した地盤２２の地層構造に基づいて算出した「正規モード解」の一部である。ここでは５Ｈｚ、１０Ｈｚ、２０Ｈｚ、４０Ｈｚの周波数における「正規モード解」として、地盤２２の水平方向の変位の深度分布をグラフで示している。ここに示す周波数は、所定周波数の一部である。このように各周波数における地盤変位は、「正規モード解」を用いて算出することができる。 FIG. 9 is a part of the “normal mode solution” calculated based on the stratum structure of the ground 22 identified by the microtremor array exploration. Here, as a “normal mode solution” at frequencies of 5 Hz, 10 Hz, 20 Hz, and 40 Hz, the depth distribution of the displacement in the horizontal direction of the ground 22 is shown in a graph. The frequency shown here is a part of the predetermined frequency. Thus, the ground displacement at each frequency can be calculated using the “normal mode solution”.
地盤変位を微動アレイ探査に基づいて算出すれば、地盤２２のボーリングや掘削が不要である。なお、所定周波数における地盤変位を算出するのに必要な地盤２２の諸元を得ることができれば、微動アレイ探査に限らず、他の測定方法を採用することができる。 If the ground displacement is calculated based on the microtremor array exploration, the ground 22 need not be bored or excavated. In addition, as long as the specifications of the ground 22 necessary for calculating the ground displacement at a predetermined frequency can be obtained, other measurement methods can be employed in addition to the microtremor array exploration.
地盤変位とは、杭１０の周辺の地盤２２の位置の変化量である。 The ground displacement is a change amount of the position of the ground 22 around the pile 10.
２−２−３．作成処理
作成処理（Ｓ１２２）は、予め設定された杭・地盤ばねモデルに、仮の杭諸元と、第２常時微動に基づいて設定された地盤ばね諸元と、を入力して第１杭・地盤ばねモデルを作成する。こうして作成された第１杭・地盤ばねモデルに地盤変位を入力して推定変位を推定することができる。このように、杭・地盤ばねモデルを予め設定することで、地盤変位から杭頭の推定変位を推定することができる。
2-2-3. Creation process The creation process (S122) inputs the temporary pile specifications and the ground spring specifications set based on the second constant fine movement into the previously set pile / ground spring model and inputs the first pile.・ Create a ground spring model. The estimated displacement can be estimated by inputting the ground displacement to the first pile / ground spring model created in this way. Thus, the presumed displacement of the pile head can be estimated from the ground displacement by setting the pile / ground spring model in advance.
図７は、杭・地盤ばねモデル５０を説明する模式図である。杭・地盤ばねモデル５０は、杭１０（図３等）の力学モデルである。具体的には、杭・地盤ばねモデル５０は、杭１０を１本の杭（梁）５２にモデル化し、その杭５２に沿って周辺の地盤２２の存在による力学効果を表す地盤ばね５４を付けたモデルである。杭・地盤ばねモデル５０は、例えば、地盤の変位（ｕｇ等）と地盤ばね定数と杭の（仮）諸元とがわかれば、杭頭５３における変位（ｕ等）を求めることができる。 FIG. 7 is a schematic diagram illustrating the pile / ground spring model 50. The pile / ground spring model 50 is a dynamic model of the pile 10 (FIG. 3 etc.). Specifically, the pile / ground spring model 50 models the pile 10 into a single pile (beam) 52, and a ground spring 54 is attached along the pile 52 to represent a mechanical effect due to the presence of the surrounding ground 22. Model. Pile-ground spring model 50 is, for example, knowing the displacement of the ground and (u g, etc.) and ground spring constant and the pile (temporary) specifications, it is possible to obtain the displacement in the pile head 53 (u, etc.).
地盤ばね５４は、杭・地盤ばねモデル５０において、杭５２の剛性と地盤２２の剛性とが異なるために生じる両者間の相互作用を定量的に表すための力学要素である。地盤ばね５４は、杭５２の深さ方向ｚに複数並んで独立して作動するように配置され、地盤ばね５４ごとに地盤２２の剛性に応じたばね定数を設定できる。各地盤ばね５４の深さにおける地盤２２の変位（ｕｇ等）によって、各地盤ばね５４における杭５２の相当部分に加わる応力を計算することができ、この応力によって杭５２がどの程度変形するかを計算するこ
とができる。
The ground spring 54 is a mechanical element for quantitatively representing the interaction between the pile 52 and the ground spring model 50, which is caused by the difference in rigidity between the pile 52 and the ground 22. A plurality of ground springs 54 are arranged in the depth direction z of the pile 52 so as to operate independently, and a spring constant corresponding to the rigidity of the ground 22 can be set for each ground spring 54. By the displacement of the ground 22 at a depth of each ground spring 54 (u g, etc.), each ground spring stress can be calculated applied to corresponding parts of the pile 52 in 54, or pile 52 by the stress degree deformation Can be calculated.
杭・地盤ばねモデル５０は、例えば、下記式（１）及び式（２）に、地盤ばね５４ごとに地盤２２の変位（ｕｇ，ｖｇ）を入力することで、杭５２の縦断方向に生じる変位（ｕ，ｖ）を仮想的に求めることができる。 Pile-ground spring model 50, for example, the following formula (1) and (2), the displacement of the ground 22 for each ground spring 54 (u g, v g) by inputting, in the longitudinal direction of the pile 52 The resulting displacement (u, v) can be determined virtually.
また、式（１）及び式（２）における各項の物理的な意味は以下の通りである。 The physical meaning of each term in the formulas (1) and (2) is as follows.
左辺の第１項目：杭５２の慣性力項、左辺の第２項目：杭５２の復元力項、左辺の第３項目：杭５２の変位に対する地盤の反力項、右辺：杭５２に対する外力項（地盤変位による力）である。 First item on the left side: Inertial force term of the pile 52, Second item on the left side: Restoring force term on the pile 52, Third item on the left side: Ground reaction force term against displacement of the pile 52, Right side: External force term on the pile 52 (Force due to ground displacement).
地盤２２の水平変位ｕｇと地盤２２の鉛直変位ｖｇが地盤２２の諸元から推定され、かつ、地盤ばね５４の水平地盤反力係数ｋｈ及び鉛直地盤反力係数ｋｖ（ばね定数）と杭５２の仮諸元が定まっていれば、式（１）及び式（２）の微分方程式を解くことで、杭頭５３の変位ｕを算出することができる。式（１）及び式（２）は一例であって、上述した通り、他の公知の式を用いてもよい。杭５２の仮諸元は、例えば、杭の力学モデルを設定するために必要な杭に関する要素であり、例えば、杭の密度、杭の断面積、杭のヤング率、杭の断面２次モーメント、杭径、杭長（地表からの深度）などがある。杭５２の仮諸元は、実際の杭１０を施工した時の設計情報から求めることができる。施工時の設計情報がない場合には、適当な杭５２の仮諸元を推測してもよいが、後述する修正処理が必要になる。 Vertical displacement v g of the horizontal displacement u g and ground 22 of the ground 22 is estimated from the specifications of the ground 22, and horizontal subgrade reaction coefficient of ground spring 54 k h and vertical ground reaction force coefficient k v (spring constant) If the temporary specifications of the pile 52 are determined, the displacement u of the pile head 53 can be calculated by solving the differential equations of the equations (1) and (2). Formulas (1) and (2) are examples, and other known formulas may be used as described above. The temporary specifications of the pile 52 are, for example, elements related to the pile necessary for setting the dynamic model of the pile. For example, the density of the pile, the cross-sectional area of the pile, the Young's modulus of the pile, the secondary moment of inertia of the pile, There are pile diameter, pile length (depth from the ground surface) and so on. The temporary specifications of the pile 52 can be obtained from design information when the actual pile 10 is constructed. If there is no design information at the time of construction, an appropriate provisional specification of the pile 52 may be estimated, but a correction process described later is required.
杭・地盤ばねモデル５０としては、公知のモデルを用いることができ、例えば、耐震計算手法における応答変位法によって用いられるモデルがある。地盤ばね５４の水平地盤反力係数ｋｈ及び鉛直地盤反力係数ｋｖ（ばね定数）の決め方は多数提案されている。本実施形態では後述する「修正処理」の過程で、初期値を逐次修正していくため、いずれの方法で初期値を決めてもよい。例えば、代表的な地盤ばねの設定方法は、ｋｈ：Ｆｒａｎｃｉｓ（フランシス）の式（Ｆｒａｎｃｉｓ， Ａ． Ｊ．の「Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｐｉｌｅ Ｇｒｏｕｐｓ ｗｉｔｈ Ｆｌｅｘｕｒａｌ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ」、Ｊ．
Ｓｏｉｌ Ｍｅｃｈ． ａｎｄ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｓ Ｄｉｖ．， ＡＳＣＥ，Ｖｏｌ．９０，Ｎｏ．Ｓｍ３，ｐｐ．１−３２、１９９４）、ｋｖ：Ｒａｎｄｏｌｆ（ランドルフ）の式（Ｒａｎｄｏｌｆ， Ｍ． Ｆ． ａｎｄ Ｗｒｏｔｈ， Ｃ． Ｐ．の「Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ Ｌｏａｄｅｄ Ｐｉｌｅｓ」、Ｊ． Ｇｅｏｔｅｃｈ． Ｅｎｇｒｇ． Ｄｉｖ．， ＡＳＣ
Ｅ，Ｖｏｌ．１０４，ｐｐ．１４６５−１４８８、１９７８）、Ｍｉｎｄｌｉｎ（ミンドリン）解を用いた方法（Ｍｉｎｄｌｉｎ， Ｒ． Ｄ．の「Ｆｏｒｃｅ ａｔ ａ Ｐｏｉｎｔ ｉｎ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｉｏｒ ｏｆ ａ Ｓｅｍｉ−Ｉｎｆｉｎｉｔｅ Ｓｏｌｉｄ」、Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．７，ｐｐ．１９５−２０２、１９３６）、薄層法による方法（長谷川正幸，中井正一の「杭基礎のインピーダンス関数に基づいた群杭効率の研究」日本建築学会論文報告集，Ｎｏ．４１７，ｐｐ．１３３−１４５、１９９０）、日本建築学会基礎構造設計指針の方法（日本建築学会の「建築基礎構造設計指針」、建築基礎構造設計指針，ｐｐ．１７３−３１３、２００１）、その他各団体（国土交通省，土木学会，鉄道総研，日本道路協会など）の提示する方法などがある。
As the pile / ground spring model 50, a known model can be used. For example, there is a model used by a response displacement method in a seismic calculation method. Many methods for determining the horizontal ground reaction force coefficient k h and the vertical ground reaction force coefficient k v (spring constant) of the ground spring 54 have been proposed. In the present embodiment, the initial value is sequentially corrected in the process of “correction processing” to be described later. Therefore, the initial value may be determined by any method. For example, a typical ground spring setting method is described in the formula of k h : Francis (Francis, AJ “Analysis of Pile Groups with Flexural Resistance”, J. Am.
Soil Mech. and Foundations Div. , ASCE, Vol. 90, no. Sm3, pp. 1-32,1994), k v: formula (Randolf of Randolf (Randolph), M. F. and Wroth, "Analysis of Deformation of Vertically Loaded Piles" of C. P., J Geotech Engrg Div, .... ASC
E, Vol. 104, pp. 1465-1488, 1978), a method using a Mindlin solution (Mindlin, RD "Force at a Point in the Interior of a Semi-Infinite Solid", J. Appl. Phys., 7). , Pp. 195-202, 1936), thin-layer method (Masayuki Hasegawa, Shoichi Nakai, “Study on group pile efficiency based on impedance function of pile foundation”, Architectural Institute of Japan, No. 417, pp. 133-145, 1990), Architectural Institute of Japan Basic Structural Design Guidelines ("Architecture Basic Design Guidelines", Architectural Basic Structural Design Guidelines, pp. 173-313, 2001), and other organizations (national land) The methods presented by the Ministry of Transport, Japan Society of Civil Engineers, Railway Research Institute, Japan Road Association, etc. That.
次に、作成処理（Ｓ１２２）で作成された第１杭・地盤ばねモデルに、所定周波数における地盤変位（ｕｇ，ｖｇ）を入力して杭頭５３の推定変位を推定する（Ｓ１２４）。 Next, the first pile-ground spring model created in the creation process (S122), ground displacement at a predetermined frequency (u g, v g) to input estimates the estimated displacement of the pile head 53 (S124).
次に、推定変位と、上述した取得処理（Ｓ１０）によって取得した杭頭１２の所定周波数における実際変位と、を比較する比較処理（Ｓ１２６）を実行する。比較処理（Ｓ１２６）において推定変位と実際変位とが略同一と判断された場合（ＹＥＳ）には、推定処理は終了する。また、比較処理（Ｓ１２６）において推定変位と実際変位とが略同一ではないと判断された場合（ＮＯ）には、修正処理（Ｓ１２８）を実行する。 Next, a comparison process (S126) for comparing the estimated displacement and the actual displacement at a predetermined frequency of the pile head 12 acquired by the acquisition process (S10) described above is executed. If it is determined in the comparison process (S126) that the estimated displacement and the actual displacement are substantially the same (YES), the estimation process ends. When it is determined in the comparison process (S126) that the estimated displacement and the actual displacement are not substantially the same (NO), a correction process (S128) is executed.
２−２−４．修正処理
修正処理（Ｓ１２８）は、比較処理（Ｓ１２６）において推定変位と実際変位とを比較した結果、略同一ではないと判断された場合、例えば、推定変位と実際変位とに差がある場合に、実行する。修正処理（Ｓ１２８）は、推定変位と実際変位との差が所定範囲に収まるように、第１杭・地盤ばねモデルにおける杭諸元を変更して第２杭・地盤ばねモデルを作成する。修正処理（Ｓ１２８）は、推定変位と実際変位とが略同一になるまで繰り返し実行することができる。
2-2-4. Correction Process The correction process (S128) is performed when it is determined in the comparison process (S126) that the estimated displacement and the actual displacement are not substantially the same, for example, when there is a difference between the estimated displacement and the actual displacement. ,Run. The correction process (S128) creates the second pile / ground spring model by changing the pile specifications in the first pile / ground spring model so that the difference between the estimated displacement and the actual displacement falls within a predetermined range. The correction process (S128) can be repeatedly executed until the estimated displacement and the actual displacement are substantially the same.
このように、推定変位と実際変位との差が所定範囲に収まるように、第１杭・地盤ばねモデルにおける杭諸元を変更して第２杭・地盤ばねモデルを求めることにより、実際の杭１０により近い性能を把握して評価することができる。 Thus, the actual pile is obtained by changing the pile specifications in the first pile / ground spring model and obtaining the second pile / ground spring model so that the difference between the estimated displacement and the actual displacement is within a predetermined range. A performance closer to 10 can be grasped and evaluated.
比較処理（Ｓ１２６）における推定変位は、第１杭・地盤ばねモデルにおける杭頭５３の水平−回転変位比（ｕ／θ）及び水平−鉛直変位比（ｕ／ｖ）の少なくともいずれか１つを用いた値とすることができる。 The estimated displacement in the comparison process (S126) is at least one of a horizontal-rotational displacement ratio (u / θ) and a horizontal-vertical displacement ratio (u / v) of the pile head 53 in the first pile / ground spring model. It can be the value used.
比較処理（Ｓ１２６）における実際変位は、第１微動計３２（図４）の測定結果に基づいて算出された、杭頭１２の水平−回転変位比（ｕ／θ）及び水平−鉛直変位比（ｕ／ｖ）の少なくともいずれか１つを用いた値とすることができる。 The actual displacement in the comparison process (S126) is calculated based on the measurement result of the first microtremor meter 32 (FIG. 4), and the horizontal-rotational displacement ratio (u / θ) and horizontal-vertical displacement ratio (pile head 12). It can be a value using at least one of u / v).
図１０は、横軸に周波数（Ｈｚ）、縦軸に杭頭応答（ｕ／θ）をとって、実際変位６０と、推定変位６２と、参考変位６４，６６を示した一例である。推定変位６２は設計値から求めた杭頭５３の推定変位の水平−回転変位比（ｕ／θ）を示し、実際変位６０は第１微動計３２の値から算出された実際の杭頭１２の水平−回転変位比（ｕ／θ）を示す。実際変位６０は、丸印の一つ一つが適宜設定した複数の所定周波数における実測値である。また、参考変位６４は杭５２の先端が地盤２２における支持層に到達していないと仮定した場合の杭頭５３の推定変位（ｕ／θ）であり、推定変位６２は杭５２が深さ１０ｍ（杭５２の中央部）のところで破損していると仮定した場合の杭頭５３の推定変位（ｕ／θ）である。 FIG. 10 is an example showing the actual displacement 60, the estimated displacement 62, and the reference displacements 64 and 66, with the horizontal axis representing the frequency (Hz) and the vertical axis representing the pile head response (u / θ). The estimated displacement 62 indicates the horizontal-rotational displacement ratio (u / θ) of the estimated displacement of the pile head 53 obtained from the design value, and the actual displacement 60 is the actual displacement of the actual pile head 12 calculated from the value of the first microtremor meter 32. The horizontal-rotational displacement ratio (u / θ) is shown. The actual displacement 60 is an actual measurement value at a plurality of predetermined frequencies set appropriately by each circle. Reference displacement 64 is an estimated displacement (u / θ) of the pile head 53 when it is assumed that the tip of the pile 52 has not reached the support layer in the ground 22, and the estimated displacement 62 is a depth of 10 m at the pile 52. This is the estimated displacement (u / θ) of the pile head 53 when it is assumed that it is broken at the center of the pile 52.
実際変位６０は、参考変位６４，６６よりも推定変位６２に近似していることがわかる
。推定変位６２を実際変位６０と略同一であるとして推定処理（Ｓ１２）を終了してもよいし、さらに推定変位６２を実際変位６０に近似させるべく仮に設定した杭諸元を修正してもよい。ここでは、略同一であるとして推定処理（Ｓ１２）を終了させ、評価処理（Ｓ１４）を実行する。評価処理（Ｓ１４）では、修正処理（Ｓ１２８）で修正した第２杭・地盤ばねモデルにおける修正後の杭頭５３の推定変位を用いて行う。
It can be seen that the actual displacement 60 is closer to the estimated displacement 62 than the reference displacements 64 and 66. The estimation process (S12) may be terminated assuming that the estimated displacement 62 is substantially the same as the actual displacement 60, and the pile specifications that have been temporarily set may be modified to approximate the estimated displacement 62 to the actual displacement 60. . Here, the estimation process (S12) is terminated assuming that they are substantially the same, and the evaluation process (S14) is executed. In the evaluation process (S14), the estimated displacement of the pile head 53 after correction in the second pile / ground spring model corrected in the correction process (S128) is used.
図１０では水平−回転変位比（ｕ／θ）のみを比較したが、さらに水平−鉛直変位比（ｕ／ｖ）の両方を用いて比較してもよい。 Although only the horizontal-rotational displacement ratio (u / θ) is compared in FIG. 10, the comparison may be made using both the horizontal-vertical displacement ratio (u / v).
このように、変位の比を用いて対比することで、環境による変動要因を排除して安定した結果を得ることができる。 In this way, by comparing using the displacement ratio, it is possible to obtain a stable result by eliminating the environmental variation factors.
修正処理（Ｓ１２８）における推定変位及び実際変位の値は、水平−回転変位比（ｕ／θ）及び水平−鉛直変位比（ｕ／ｖ）に限らず、杭頭１２，５３の変位に関する値であれば他の値を用いてもよい。 The values of the estimated displacement and the actual displacement in the correction process (S128) are not limited to the horizontal-rotational displacement ratio (u / θ) and the horizontal-vertical displacement ratio (u / v), but are values relating to the displacement of the pile heads 12, 53. Other values may be used as long as they are present.
２−３．評価処理
図２に示すように、評価処理（Ｓ１４）は、推定処理（Ｓ１２）の結果を用いて実行する。評価処理（Ｓ１４）は、例えば、推定処理（Ｓ１２）の作成処理（Ｓ１２２）または修正処理（Ｓ１２８）において設定した仮の杭諸元（設計時）と同じであれば、設計通りの杭１０であるという評価をすることができる。また、評価処理（Ｓ１４）は、設計値が不明の杭１０の性能を、修正処理（Ｓ１２８）によって修正された仮の杭諸元に近似していれば、実際の杭１０の諸元を推定することができ、杭１０の性能評価をすることができる。
2-3. Evaluation Process As shown in FIG. 2, the evaluation process (S14) is executed using the result of the estimation process (S12). If the evaluation process (S14) is the same as the temporary pile specifications (design time) set in the creation process (S122) or the correction process (S128) of the estimation process (S12), for example, the pile 10 as designed. It can be evaluated that there is. Moreover, if the evaluation process (S14) approximates the performance of the pile 10 whose design value is unknown to the temporary pile specifications corrected by the correction process (S128), the specification of the actual pile 10 is estimated. It is possible to perform the performance evaluation of the pile 10.
図１０に示した例では、杭１０は、設計値の杭の諸元と略同一であり、設計通りの杭１０が施工されていると判断することができる。 In the example shown in FIG. 10, the pile 10 is substantially the same as the specifications of the pile with the design value, and it can be determined that the pile 10 as designed is being constructed.
このように、本実施形態に係る杭１０の性能評価方法によれば、簡易に杭１０の性能評価を行うことができる。 Thus, according to the performance evaluation method of the pile 10 which concerns on this embodiment, the performance evaluation of the pile 10 can be performed easily.
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法、及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. For example, the present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same objects and effects). In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. In addition, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.
１０…杭、１２…杭頭、２０…地表面、２２…地盤、２４…支持層、３０…第１常時微動測定装置、３２…第１微動計、３４…制御部、４０…第２常時微動測定装置、４２…第２微動計、５０…杭・地盤ばねモデル、５２…杭、５３…杭頭、５４…地盤ばね、５６…第２常時微動、６０…実際変位、６２…推定変位、６４…参考変位、６６…参考変位 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Pile, 12 ... Pile head, 20 ... Ground surface, 22 ... Ground, 24 ... Support layer, 30 ... 1st microtremor measuring device, 32 ... 1st microtremor meter, 34 ... Control part, 40 ... 2nd microtremor Measuring device 42 ... 2nd tremor meter 50 ... Pile / ground spring model 52 ... Pile 53 ... Pile head 54 ... Ground spring 56 ... 2nd fine tremor 60 ... Actual displacement 62 ... Estimated displacement 64 ... reference displacement, 66 ... reference displacement
Claims (4)
測定された地盤の諸元に基づいて前記杭頭の所定周波数における推定変位を推定する推定処理と、
前記実際変位と前記推定変位とに基づいて前記杭頭を有する杭の性能の評価を行う評価処理と、
を含むことを特徴とする、杭の性能評価方法。 An acquisition process for acquiring an actual displacement at a predetermined frequency of the actual pile head based on the measured fine movement of the pile head;
An estimation process for estimating an estimated displacement at a predetermined frequency of the pile head based on the measured ground specifications;
An evaluation process for evaluating the performance of the pile having the pile head based on the actual displacement and the estimated displacement;
A method for evaluating the performance of a pile, comprising:
前記取得処理における常時微動は、第１常時微動であり、
前記推定処理は、
前記地盤における第２常時微動に基づいて前記地盤の諸元を測定する測定処理と、
前記地盤の諸元に基づいて所定周波数の地盤変位を算出する算出処理と、
予め設定された杭・地盤ばねモデルに、仮の杭諸元と、前記第２常時微動に基づいて設定された地盤ばね諸元と、を入力して第１杭・地盤ばねモデルを作成する作成処理と、を含み、
作成された前記第１杭・地盤ばねモデルに前記地盤変位を入力して前記推定変位を推定することを特徴とする、杭の性能評価方法。 In claim 1,
The continuous fine movement in the acquisition process is the first continuous fine movement,
The estimation process includes
A measurement process for measuring the specifications of the ground based on the second constant tremor in the ground;
A calculation process for calculating a ground displacement at a predetermined frequency based on the specifications of the ground;
Creating a first pile / ground spring model by inputting the temporary pile specifications and the ground spring specifications set based on the second constant fine movement into a preset pile / ground spring model Processing, and
A method for evaluating the performance of a pile, wherein the estimated displacement is estimated by inputting the ground displacement to the created first pile / ground spring model.
前記推定処理は、
前記実際変位と前記推定変位とを比較した結果、差がある場合に、
前記実際変位と前記推定変位との差が所定範囲に収まるように、前記第１杭・地盤ばねモデルにおける杭諸元を変更して第２杭・地盤ばねモデルを作成する修正処理をさらに含み、
作成された前記第２杭・地盤ばねモデルを用いて前記推定変位を修正し、修正後の前記推定変位を用いて前記評価処理を行うことを特徴とする、杭の性能評価方法。 In claim 2,
The estimation process includes
When there is a difference as a result of comparing the actual displacement and the estimated displacement,
A correction process for creating a second pile / ground spring model by changing pile specifications in the first pile / ground spring model so that a difference between the actual displacement and the estimated displacement is within a predetermined range;
The pile performance evaluation method, wherein the estimated displacement is corrected using the created second pile / ground spring model, and the evaluation process is performed using the corrected estimated displacement.
前記第２常時微動は、微動アレイ探査によって測定され、
前記算出処理は、前記微動アレイ探査の測定結果に基づいて、少なくとも前記杭の杭長の深さの前記地盤変位を算出し、
前記推定変位は、前記第１杭・地盤ばねモデルにおける前記杭頭の水平−回転変位比（ｕ／θ）及び水平−鉛直変位比（ｕ／ｖ）の少なくともいずれか１つを用いた値であり、
前記第１常時微動は、前記杭頭に設置した第１微動計によって測定され、
前記実際変位は、前記第１微動計の測定結果に基づいて算出された、前記杭頭の水平−回転変位比（ｕ／θ）及び水平−鉛直変位比（ｕ／ｖ）の少なくともいずれか１つを用いた値であることを特徴とする、杭の性能評価方法。 In claim 2 or 3,
The second microtremor is measured by microtremor array exploration;
The calculation processing calculates the ground displacement at least the depth of the pile length of the pile based on the measurement result of the microtremor array exploration,
The estimated displacement is a value using at least one of a horizontal-rotational displacement ratio (u / θ) and a horizontal-vertical displacement ratio (u / v) of the pile head in the first pile / ground spring model. Yes,
The first microtremor is measured by a first micrometer installed on the pile head,
The actual displacement is at least one of a horizontal-rotational displacement ratio (u / θ) and a horizontal-vertical displacement ratio (u / v) of the pile head calculated based on the measurement result of the first micrometer. A method for evaluating the performance of a pile, characterized in that the value is a value using two.
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