JP2024004251A - Ground reinforcement structure and design method thereof - Google Patents

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JP2024004251A
JP2024004251A JP2022103830A JP2022103830A JP2024004251A JP 2024004251 A JP2024004251 A JP 2024004251A JP 2022103830 A JP2022103830 A JP 2022103830A JP 2022103830 A JP2022103830 A JP 2022103830A JP 2024004251 A JP2024004251 A JP 2024004251A
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pipe
ground
retaining wall
reinforcement
condition
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JP2022103830A
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Inventor
淳志 川崎
Atsushi Kawasaki
徹 高田
Toru Takada
英 塚本
Suguru Tsukamoto
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HOKOKU ENGINEERING CO Ltd
Misawa Homes Co Ltd
Soil Design Co Ltd
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HOKOKU ENGINEERING CO Ltd
Misawa Homes Co Ltd
Soil Design Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ground reinforcement structure and a design method thereof capable of acquiring excellent reinforcement effect.
SOLUTION: A reinforcement structure 1 reinforcing a retain wall rear side ground 10 positioned at a rear side of the retain wall 20 is provided with a plurality of pipes 2 buried in the retain wall rear side ground 10, of which a lower end part is installed deeper than a slip plane 12 of the retain wall rear side ground 10, wherein the plurality of pipes 2 is placed in a row in an installation direction (in a left and right direction) of the retain wall 20 with intervals W meeting at least one of a first condition where the maximum bending moment (bending edge stress σb) of the pipes 2 is lower than an allowed bending moment (allowed bending stress σa), a second condition where the maximum shear stress (shear stress τs) of the pipes 2 is lower than an allowed shear stress (allowed shear stress τs), and a third condition where passive earth pressure of a front surface ground at a root insertion part of the pipe 2 is more than an acted horizontal force (loaded horizontal force H' of the pipe 2.
SELECTED DRAWING: Figure 25
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

新規性喪失の例外適用申請有り Application for exception to loss of novelty applied

本発明は、擁壁背面地盤を補強する地盤補強構造及びその設計方法に関する。 The present invention relates to a ground reinforcement structure for reinforcing the ground behind a retaining wall and a method for designing the same.

一般に、切土又は盛土の斜面においては、その斜面を安定させるために擁壁を設ける場合がある。擁壁の背面側に位置する擁壁背面地盤は、工事の際に掘削・埋戻しを行っているため、地盤の沈下により起こる建物の不同沈下が度々問題となる。また、擁壁背面地盤は、過去に掘削・埋戻しを行っているため地震力に対する抵抗力が小さい。
そのため、例えば特許文献1には、擁壁背面地盤を補強する補強構造及び補強方法が開示されている。特許文献1の補強構造は、鋼管からなる杭本体と杭本体の先端かつ周面に螺旋状に設けられた螺旋状羽根とを備え、杭本体の先端が地盤のすべり面より深く設置される第1の杭及び第2の杭と、地盤の上部において第1の杭の杭頭と第2の杭の杭頭を結合する結合部と、を備えており、第1の杭は、鉛直方向又は杭本体の先端が既設擁壁に向かう斜め方向に地盤内に設置され、第2の杭は、既設擁壁に沿って斜め方向に地盤内に設置される。そして、二つの補強構造の間隔、すなわち第1の杭同士の間隔は、例えば杭径の5~10倍となっている。
Generally, a retaining wall is sometimes provided on a cut or embanked slope in order to stabilize the slope. Because the ground behind the retaining wall, which is located behind the retaining wall, is excavated and backfilled during construction, uneven settlement of buildings due to ground subsidence often becomes a problem. In addition, the ground behind the retaining wall has been excavated and backfilled in the past, so it has low resistance to earthquake forces.
Therefore, for example, Patent Document 1 discloses a reinforcing structure and a reinforcing method for reinforcing the ground behind a retaining wall. The reinforcement structure of Patent Document 1 includes a pile main body made of a steel pipe and a spiral blade provided in a spiral shape at the tip and circumferential surface of the pile main body. The first pile is provided with a first pile, a second pile, and a connecting part that connects the pile cap of the first pile and the pile cap of the second pile in the upper part of the ground, and the first pile is arranged vertically or The tip of the pile main body is installed in the ground in a diagonal direction toward the existing retaining wall, and the second pile is installed in the ground in the diagonal direction along the existing retaining wall. The interval between the two reinforcing structures, that is, the interval between the first piles, is, for example, 5 to 10 times the diameter of the pile.

特許第5455869号公報Patent No. 5455869

杭同士の適切な間隔は、杭の特性や地盤の特性によっても異なる。すなわち、杭の特性や地盤の特性を考慮して杭同士の間隔を決めないと、十分な補強効果を得ることができないおそれがある。 The appropriate spacing between piles also varies depending on the characteristics of the piles and the characteristics of the ground. That is, unless the spacing between the piles is determined in consideration of the characteristics of the piles and the characteristics of the ground, there is a risk that a sufficient reinforcing effect cannot be obtained.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、優れた補強効果を得ることができる地盤補強構造及びその設計方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a ground reinforcement structure and a method for designing the same that can obtain an excellent reinforcement effect.

請求項1に記載の発明は、例えば図1~図6、図25~図41に示すように、
擁壁20の背面側に位置する擁壁背面地盤10を補強する地盤補強構造1であって、
前記擁壁背面地盤10に埋設され、下端部が当該擁壁背面地盤10のすべり面12よりも深く設置されるパイプ2を複数備え、
複数の前記パイプ2は、前記パイプ2の最大曲げモーメント(曲げ縁応力度σb)が許容曲げモーメント(許容曲げ応力度σa)を下回るという第一条件と、前記パイプ2の最大せん断力(せん断応力度τs)が許容せん断力(許容せん断応力度τa)を下回るという第二条件と、前記パイプ2の根入れ部前面地盤の受働土圧Qpが前記パイプ2の作用水平力(負担水平力H’)を上回るという第三条件と、の少なくとも一つを満たす間隔Wで、前記擁壁20の設置方向(左右方向)に並んで配置されていることを特徴とする。
The invention according to claim 1, for example, as shown in FIGS. 1 to 6 and 25 to 41,
A ground reinforcement structure 1 for reinforcing a retaining wall back ground 10 located on the back side of a retaining wall 20,
A plurality of pipes 2 are embedded in the retaining wall back ground 10, and the lower end portions are installed deeper than the sliding surface 12 of the retaining wall back ground 10,
The plurality of pipes 2 meet the first condition that the maximum bending moment (bending edge stress σb) of the pipes 2 is less than the allowable bending moment (allowable bending stress σa), and the maximum shear force (shear stress σa) of the pipes 2. The second condition is that the shear stress (degree τs) is lower than the allowable shear stress (allowable shear stress τa), and the passive earth pressure Qp of the ground in front of the embedded part of the pipe 2 is ) are arranged side by side in the installation direction (horizontal direction) of the retaining wall 20 at an interval W that satisfies at least one of the following.

請求項1に記載の発明によれば、地盤補強構造1は、擁壁背面地盤10に埋設され、下端部が当該擁壁背面地盤10のすべり面12よりも深く設置されるパイプ2を複数備えており、パイプ2は、パイプ2の最大曲げモーメント(曲げ縁応力度σb)が許容曲げモーメント(許容曲げ応力度σa)を下回るという第一条件と、パイプ2の最大せん断力(せん断応力度τs)が許容せん断力(許容せん断応力度τa)を下回るという第二条件と、パイプ2の根入れ部前面地盤の受働土圧Qpがパイプ2の作用水平力(負担水平力H’)を上回るという第三条件と、の少なくとも一つを満たす間隔Wで、擁壁20の設置方向(左右方向)に並んで配置されているので、パイプ2の曲げ抵抗、パイプ2のせん断抵抗、地盤の受働抵抗の少なくとも一つによって地すべり抑止力を高めることができる。すなわち、パイプ2の間隔(擁壁20の設置方向における間隔)が、パイプ2の特性や地盤の特性を考慮した間隔Wに設定されているので、優れた補強効果を発揮することが可能となる。 According to the invention set forth in claim 1, the ground reinforcement structure 1 includes a plurality of pipes 2 that are buried in the ground 10 behind the retaining wall and whose lower ends are installed deeper than the sliding surface 12 of the ground 10 behind the retaining wall. The pipe 2 has a first condition that the maximum bending moment (bending edge stress σb) of the pipe 2 is less than the allowable bending moment (allowable bending stress σa), and the maximum shear force (shear stress τs) of the pipe 2. ) is below the allowable shear force (allowable shear stress degree τa), and the passive earth pressure Qp of the ground in front of the embedded part of the pipe 2 exceeds the acting horizontal force of the pipe 2 (burden horizontal force H'). The retaining walls 20 are arranged side by side in the installation direction (horizontal direction) with an interval W that satisfies at least one of the third condition, so that the bending resistance of the pipe 2, the shear resistance of the pipe 2, and the passive resistance of the ground are reduced. Landslide deterrence can be enhanced by at least one of the following. In other words, the spacing between the pipes 2 (the spacing in the installation direction of the retaining wall 20) is set to the spacing W that takes into account the characteristics of the pipes 2 and the characteristics of the ground, so it is possible to exhibit an excellent reinforcing effect. .

請求項2に記載の発明は、例えば図1~図6に示すように、
請求項1に記載の地盤補強構造1において、
前記擁壁背面地盤10に埋設され、前記擁壁20の設置方向(左右方向)に並ぶ複数の前記パイプ2を結合する結合部材3を備え、
前記結合部材3は、略水平に設置され、前記設置方向に沿って長尺な部材であり、前記パイプ2の上端部と接合部材(クランプ(あるいはワイヤ等))によって接合されていることを特徴とする。
The invention according to claim 2, for example, as shown in FIGS. 1 to 6,
In the ground reinforcement structure 1 according to claim 1,
A connecting member 3 that is buried in the ground 10 behind the retaining wall and connects the plurality of pipes 2 arranged in the installation direction (left and right direction) of the retaining wall 20,
The connecting member 3 is installed substantially horizontally, is a long member along the installation direction, and is connected to the upper end of the pipe 2 by a connecting member (clamp (or wire, etc.)). shall be.

請求項2に記載の発明によれば、地盤補強構造1は、擁壁背面地盤10に埋設され、擁壁20の設置方向(左右方向)に並ぶ複数のパイプ2を結合する結合部材3を備えているので、擁壁20の設置方向に並ぶ複数のパイプ2が結合されていない場合に比べて一体感が高まり、地すべりに対して効率よく抵抗することが可能となる。
また、擁壁20の設置方向(左右方向)に沿って略水平に設置された結合部材3に、パイプ2の上端部を接合するだけで、擁壁20の設置方向に並ぶ複数のパイプ2を結合することができるので、施工性を向上することができる。
さらに、地盤補強構造1は、パイプ2だけでなく結合部材3も擁壁背面地盤10に埋設されている。すなわち、地盤補強構造1は、その全体が地中にあるので、土地利用の障害とならないし、また、擁壁20の天端排水施設も容易に設置できる。
According to the invention set forth in claim 2, the ground reinforcement structure 1 includes a connecting member 3 that is buried in the ground 10 behind the retaining wall and that connects a plurality of pipes 2 that are lined up in the installation direction (left-right direction) of the retaining wall 20. Therefore, a sense of unity is enhanced compared to a case where the plurality of pipes 2 lined up in the installation direction of the retaining wall 20 are not connected, and it becomes possible to efficiently resist landslides.
In addition, by simply joining the upper ends of the pipes 2 to the connecting member 3 installed substantially horizontally along the installation direction (left-right direction) of the retaining wall 20, a plurality of pipes 2 lined up in the installation direction of the retaining wall 20 can be connected. Since they can be combined, workability can be improved.
Furthermore, in the ground reinforcement structure 1, not only the pipe 2 but also the coupling member 3 are buried in the ground 10 behind the retaining wall. That is, since the entire ground reinforcement structure 1 is underground, it does not become an obstacle to land use, and the top drainage facility of the retaining wall 20 can be easily installed.

請求項3に記載の発明は、例えば図1、図4、図5、図25~図41に示すように、
請求項1に記載の地盤補強構造1において、
前記擁壁20の設置方向(左右方向)に沿って一列に並ぶ複数の前記パイプ2を備える補強ユニット4A,4Bを複数有し、
複数の前記補強ユニット4A,4Bは、前記設置方向に直交する方向(前後方向)に並んで配置されており、
当該地盤補強構造1が有する前記補強ユニット4A,4Bの数、及び前記パイプ2の前記設置方向における間隔は、前記第一条件と前記第二条件と前記第三条件の少なくとも一つを満たす組合せの数n及び間隔Wに設定されていることを特徴とする。
The invention according to claim 3, for example, as shown in FIGS. 1, 4, 5, and 25 to 41,
In the ground reinforcement structure 1 according to claim 1,
It has a plurality of reinforcing units 4A and 4B each including a plurality of the pipes 2 arranged in a row along the installation direction (left-right direction) of the retaining wall 20,
The plurality of reinforcing units 4A, 4B are arranged side by side in a direction (front-back direction) orthogonal to the installation direction,
The number of reinforcement units 4A, 4B that the ground reinforcement structure 1 has and the spacing of the pipes 2 in the installation direction are a combination that satisfies at least one of the first condition, the second condition, and the third condition. It is characterized in that the number n and the interval W are set.

請求項3に記載の発明によれば、地盤補強構造1は、擁壁20の設置方向(左右方向)に沿って一列に並ぶ複数のパイプ2を備える補強ユニット4A,4Bを複数有しており、当該地盤補強構造1が有する補強ユニット4A,4Bの数、及びパイプ2の間隔(擁壁20の設置方向における間隔)は、第一条件と第二条件と第三条件の少なくとも一つを満たす組合せの数n及び間隔Wに設定されている。したがって、例えば補強ユニット4A,4Bの数を1つとした場合に第一条件と第二条件と第三条件の少なくとも一つを満たす間隔Wが実現困難な値となっても、補強ユニット4A,4Bの数を複数にして、補強ユニット4A,4Bの数及びパイプ2の間隔の組合せによって、第一条件と第二条件と第三条件の少なくとも一つを満たすようにすることで、パイプ2の間隔を実現容易な間隔Wとすることが可能となり、優れた補強効果を確実に発揮することが可能となる。 According to the invention described in claim 3, the ground reinforcement structure 1 includes a plurality of reinforcement units 4A and 4B each including a plurality of pipes 2 arranged in a row along the installation direction (left-right direction) of the retaining wall 20. , the number of reinforcement units 4A, 4B that the ground reinforcement structure 1 has, and the spacing between the pipes 2 (the spacing in the installation direction of the retaining wall 20) satisfy at least one of the first condition, the second condition, and the third condition. The number of combinations n and the interval W are set. Therefore, for example, when the number of reinforcing units 4A, 4B is one, even if the interval W that satisfies at least one of the first condition, second condition, and third condition becomes a value that is difficult to realize, the reinforcing units 4A, 4B By increasing the number of reinforcing units 4A, 4B and the spacing between the pipes 2 to satisfy at least one of the first condition, the second condition, and the third condition, the spacing between the pipes 2 can be increased. It becomes possible to set the distance W to be an easily realized distance W, and it becomes possible to reliably exhibit an excellent reinforcing effect.

請求項4に記載の発明は、例えば図2、図5、図6に示すように、
請求項1に記載の地盤補強構造1において、
前記パイプ2として、互いに平行でない第一パイプ(谷側パイプ)及び第二パイプ(山側パイプ)を備え、
前記第一パイプ及び前記第二パイプは、上端部同士が結合されて、下端部同士が前記設置方向(左右方向)に直交する前後方向に離れており、
前記第一パイプに対する前記第二パイプの角度、及び前記パイプ2の前記設置方向における間隔は、前記第一条件と前記第二条件と前記第三条件の少なくとも一つを満たす組合せの角度2α及び間隔Wに設定されている特徴とする。
The invention according to claim 4, for example, as shown in FIGS. 2, 5, and 6,
In the ground reinforcement structure 1 according to claim 1,
The pipe 2 includes a first pipe (valley side pipe) and a second pipe (mountain side pipe) that are not parallel to each other,
The first pipe and the second pipe have upper end portions connected to each other and lower end portions separated from each other in a front-back direction perpendicular to the installation direction (left-right direction),
The angle of the second pipe with respect to the first pipe and the distance between the pipes 2 in the installation direction are such that the angle 2α and the distance of the combination satisfy at least one of the first condition, the second condition, and the third condition. The feature is set to W.

請求項4に記載の発明によれば、地盤補強構造1は、パイプ2として、互いに平行でない第一パイプ(谷側パイプ)及び第二パイプ(山側パイプ)を備えており、第一パイプ及び第二パイプは、上端部同士が結合されて、下端部同士が擁壁20の設置方向(左右方向)に直交する前後方向に離れているので、第一パイプ及び第二パイプのうち、一方のパイプ(谷側パイプ)の上端部に、他方のパイプ(山側パイプ)の引抜き抵抗Rt(具体的には、引抜き抵抗Rの谷側パイプに対する直角成分R)が作用することとなる。すなわち、他方のパイプによって、一方のパイプの上端部を押さえることができるので、擁壁背面地盤10をより効果的に補強することが可能となる。
さらに、第一パイプに対する第二パイプの角度、及びパイプ2の間隔(擁壁20の設置方向における間隔)は、第一条件と第二条件と第三条件の少なくとも一つを満たす組合せの角度2α及び間隔Wに設定されている。したがって、例えば第一パイプ及び第二パイプを平行とした場合に第一条件と第二条件と第三条件の少なくとも一つを満たす間隔Wが実現困難な値となっても、第一パイプ及び第二パイプを互いに平行でない状態にして、第一パイプに対する第二パイプの角度及びパイプ2の間隔の組合せによって、第一条件と第二条件と第三条件の少なくとも一つを満たすようにすることで、パイプ2の間隔を実現容易な間隔Wとすることが可能となり、優れた補強効果を確実に発揮することが可能となる。
According to the invention described in claim 4, the ground reinforcement structure 1 includes the first pipe (valley side pipe) and the second pipe (mountain side pipe) which are not parallel to each other as the pipes 2, and the first pipe and the second pipe are not parallel to each other. The upper ends of the two pipes are joined together, and the lower ends are separated from each other in the front-rear direction perpendicular to the installation direction (left-right direction) of the retaining wall 20. The pull-out resistance Rt of the other pipe (the mountain-side pipe) (specifically, the perpendicular component R H of the pull-out resistance R t with respect to the valley-side pipe) acts on the upper end portion of the valley-side pipe. That is, since the upper end of one pipe can be held down by the other pipe, it becomes possible to reinforce the retaining wall rear ground 10 more effectively.
Furthermore, the angle of the second pipe with respect to the first pipe and the interval between the pipes 2 (the interval in the installation direction of the retaining wall 20) are the angle 2α of the combination satisfying at least one of the first condition, the second condition, and the third condition. and the interval W. Therefore, for example, even if the distance W that satisfies at least one of the first, second, and third conditions is difficult to achieve when the first pipe and the second pipe are parallel, the first pipe and the second pipe By making the two pipes not parallel to each other, the combination of the angle of the second pipe with respect to the first pipe and the interval between the pipes 2 satisfies at least one of the first condition, the second condition, and the third condition. , it becomes possible to set the interval between the pipes 2 to an easily realized interval W, and it becomes possible to reliably exhibit an excellent reinforcing effect.

請求項5に記載の発明は、例えば図2、図5、図6に示すように、
請求項4に記載の地盤補強構造1において、
前記第一パイプ(谷側パイプ)は、下端部が、上端部を通る仮想の鉛直線よりも前側(擁壁20側)に位置する状態で設置されており、
前記第二パイプ(山側パイプ)は、下端部が、上端部を通る仮想の鉛直線よりも後側(建物30側)に位置する状態で設置されていることを特徴とする。
The invention according to claim 5, for example, as shown in FIGS. 2, 5, and 6,
In the ground reinforcement structure 1 according to claim 4,
The first pipe (valley side pipe) is installed with the lower end located in front (on the retaining wall 20 side) of an imaginary vertical line passing through the upper end,
The second pipe (mountain side pipe) is characterized in that the lower end is located on the rear side (on the building 30 side) of the imaginary vertical line passing through the upper end.

請求項5に記載の発明によれば、第一パイプ及び第二パイプは互いに向かうように斜めに設置されている、すなわち第一パイプ及び第二パイプはΛ型に結合されているので、地盤補強構造1の設置場所が狭くても、第一パイプに対する第二パイプの角度2αを大きくすることができる。第一パイプに対する第二パイプの角度2αが大きいほど(90度に近いほど)、第一パイプの上端部を押さえる力(直角成分R(=R・sin2α))が大きくなるので、擁壁背面地盤10をより効果的に補強することが可能となる。 According to the invention set forth in claim 5, the first pipe and the second pipe are installed diagonally toward each other, that is, the first pipe and the second pipe are connected in a Λ shape, so that ground reinforcement is achieved. Even if the installation location of the structure 1 is small, the angle 2α of the second pipe with respect to the first pipe can be increased. The larger the angle 2α of the second pipe with respect to the first pipe (closer to 90 degrees), the greater the force (right angle component R H (=R t・sin2α)) that presses the upper end of the first pipe. It becomes possible to reinforce the back ground 10 more effectively.

請求項6に記載の発明は、例えば図1~図6、図25~図41に示すように、
請求項1に記載の地盤補強構造1において、
前記パイプ2の長さ、及び前記パイプ2の前記設置方向(左右方向)における間隔は、前記第三条件を満たす組合せの長さL及び間隔Wに設定されていることを特徴とする。
The invention according to claim 6, for example, as shown in FIGS. 1 to 6 and 25 to 41,
In the ground reinforcement structure 1 according to claim 1,
The length of the pipe 2 and the interval of the pipe 2 in the installation direction (horizontal direction) are set to a length L 0 and an interval W that satisfy the third condition.

請求項6に記載の発明によれば、パイプ2の長さ及びパイプ2の間隔(擁壁20の設置方向(左右方向)における間隔)は、第三条件を満たす組合せの長さL及び間隔Wに設定されている。したがって、例えばパイプ2の長さをLaとした場合に第三条件を満たす間隔Wが実現困難な値となっても、パイプ2の長さをLaよりも長くして、パイプ2の長さ及びパイプ2の間隔の組合せによって、第三条件を満たすようにすることで、パイプ2の間隔を実現容易な間隔Wとすることが可能となり、優れた補強効果を確実に発揮することが可能となる。 According to the invention set forth in claim 6, the length of the pipes 2 and the interval between the pipes 2 (the interval in the installation direction (horizontal direction) of the retaining wall 20) are the length L 0 and the interval of the combination satisfying the third condition. It is set to W. Therefore, for example, if the length of the pipe 2 is La, even if the interval W that satisfies the third condition becomes a value that is difficult to achieve, the length of the pipe 2 is made longer than La, and the length of the pipe 2 and By satisfying the third condition by combining the spacings of the pipes 2, it becomes possible to set the spacing between the pipes 2 to an easily realized spacing W, and it becomes possible to reliably exhibit an excellent reinforcing effect. .

請求項7に記載の発明は、例えば図25~図41に示すように、
擁壁20の背面側に位置する擁壁背面地盤10を補強する地盤補強構造1の設計方法であって、
前記地盤補強構造1は、下端部が前記擁壁背面地盤10のすべり面12よりも深く設置されるパイプ2を複数備えており、
複数の前記パイプ2は、前記擁壁20の設置方向(左右方向)に所定間隔で並んで配置されており、
前記所定間隔を、
前記パイプ2の最大曲げモーメント(曲げ縁応力度σb)が許容曲げモーメント(許容曲げ応力度σa)を下回るという第一条件と、
前記パイプ2の最大せん断力(せん断応力度τs)が許容せん断力(許容せん断応力度τa)を下回るという第二条件と、
前記パイプ2の根入れ部前面地盤の受働土圧Qpが前記パイプ2の作用水平力(負担水平力H’)を上回るという第三条件と、の少なくとも一つを満たす間隔Wとすることを特徴とする。
The invention according to claim 7, for example, as shown in FIGS. 25 to 41,
A method for designing a ground reinforcement structure 1 for reinforcing a retaining wall back ground 10 located on the back side of a retaining wall 20, comprising:
The ground reinforcement structure 1 includes a plurality of pipes 2 whose lower ends are installed deeper than the sliding surface 12 of the retaining wall rear ground 10,
The plurality of pipes 2 are arranged side by side at predetermined intervals in the installation direction (horizontal direction) of the retaining wall 20,
The predetermined interval is
A first condition that the maximum bending moment (bending edge stress σb) of the pipe 2 is less than the allowable bending moment (allowable bending stress σa);
A second condition that the maximum shear force (shear stress degree τs) of the pipe 2 is less than the allowable shear force (allowable shear stress degree τa);
The spacing W satisfies at least one of the third condition that the passive earth pressure Qp of the ground in front of the embedded part of the pipe 2 exceeds the acting horizontal force (burden horizontal force H') of the pipe 2. shall be.

請求項7に記載の発明によれば、地盤補強構造1が備えるパイプ2の間隔(擁壁20の設置方向(左右方向)における間隔)を、パイプ2の最大曲げモーメント(曲げ縁応力度σb)が許容曲げモーメント(許容曲げ応力度σa)を下回るという第一条件と、パイプ2の最大せん断力(せん断応力度τs)が許容せん断力(許容せん断応力度τa)を下回るという第二条件と、パイプ2の根入れ部前面地盤の受働土圧Qpがパイプ2の作用水平力(負担水平力H’)を上回るという第三条件と、の少なくとも一つを満たす間隔Wとすることが可能であるので、パイプ2の曲げ抵抗、パイプ2のせん断抵抗、地盤の受働抵抗の少なくとも一つによって地すべり抑止力を高めることができる。すなわち、パイプ2の間隔(擁壁20の設置方向における間隔)を、パイプ2の特性や地盤の特性を考慮した間隔Wとすることが可能であるので、優れた補強効果を発揮することができる。 According to the invention described in claim 7, the interval between the pipes 2 included in the ground reinforcement structure 1 (the interval in the installation direction (left and right direction) of the retaining wall 20) is determined by the maximum bending moment (bending edge stress σb) of the pipe 2. is less than the allowable bending moment (allowable bending stress degree σa), and a second condition that the maximum shear force (shear stress degree τs) of the pipe 2 is less than the allowable shear force (allowable shear stress degree τa), It is possible to set the interval W to satisfy at least one of the third condition that the passive earth pressure Qp of the ground in front of the embedded part of the pipe 2 exceeds the acting horizontal force (bearing horizontal force H') of the pipe 2. Therefore, the landslide prevention force can be increased by at least one of the bending resistance of the pipe 2, the shear resistance of the pipe 2, and the passive resistance of the ground. That is, since it is possible to set the interval between the pipes 2 (the interval in the installation direction of the retaining wall 20) to the interval W that takes into account the characteristics of the pipes 2 and the characteristics of the ground, it is possible to exhibit an excellent reinforcing effect. .

本発明によれば、優れた補強効果を得ることができる。 According to the present invention, an excellent reinforcing effect can be obtained.

擁壁背面地盤に設置された地盤補強構造(II型タイプ)の一例を示す図であって、(a)は立面図であり、(b)は平面図である。It is a figure which shows an example of the ground reinforcement structure (Type II type) installed in the ground behind a retaining wall, Comprising: (a) is an elevation view, (b) is a top view. 擁壁背面地盤に設置された地盤補強構造(Λ型タイプ)の一例を示す図であって、(a)は立面図であり、(b)は平面図を示す図である。It is a figure which shows an example of the ground reinforcement structure (Λ type) installed in the ground behind a retaining wall, Comprising: (a) is an elevation view, (b) is a figure which shows a top view. 擁壁背面地盤に設置された地盤補強構造(II型タイプ)の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the ground reinforcement structure (Type II) installed in the ground behind a retaining wall. 擁壁背面地盤に設置された地盤補強構造(II型タイプ)の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the ground reinforcement structure (Type II) installed in the ground behind a retaining wall. 擁壁背面地盤に設置された地盤補強構造(Λ型タイプ)の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the ground reinforcement structure (Λ type) installed in the ground behind a retaining wall. 擁壁背面地盤に設置された地盤補強構造(Λ型タイプ)の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the ground reinforcement structure (Λ type) installed in the ground behind a retaining wall. (a)は模型土槽実験装置及び使用機器・機材一覧を示す図であり、(b)は実験Caseと計測方法を示す図である。(a) is a diagram showing a model soil tank experimental device and a list of used equipment/equipment, and (b) is a diagram showing experiment cases and measurement methods. 補強仕様を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing reinforcement specifications. (a)は引抜き試験装置を示す図であり、(b)は引抜き試験結果を示す図である。(a) is a diagram showing a pull-out test device, and (b) is a diagram showing the pull-out test results. (a)(b)は鉛直荷重と擁壁変位量の関係を示す図であり、(c)は最大荷重と擁壁変位量の関係を示す図である。(a) and (b) are diagrams showing the relationship between the vertical load and the displacement amount of the retaining wall, and (c) is a diagram showing the relationship between the maximum load and the displacement amount of the retaining wall. 鉛直荷重と擁壁傾斜角の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a vertical load and a retaining wall inclination angle. (a)は計測装置の概要を示す図であり、(b)は画像解析の測定原理を示す図である。(a) is a diagram showing an outline of the measuring device, and (b) is a diagram showing the measurement principle of image analysis. 無補強での擁壁が倒壊する直前での荷重(鉛直荷重Mv=231.9N,水平荷重Mh=48.8N)時の地盤及び擁壁の画像解析による水平変位を示す図である。It is a figure showing the horizontal displacement of the ground and retaining wall by image analysis at the time of loading (vertical load Mv = 231.9N, horizontal load Mh = 48.8N) just before the unreinforced retaining wall collapses. 最大荷重時の地盤及び擁壁の画像解析による水平変位を示す図である。It is a figure showing the horizontal displacement of the ground and retaining wall by image analysis at the time of maximum load. 破壊領域の推移を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the transition of the fracture area. 模型土槽側面から見た最大荷重時の土の変位量を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the amount of soil displacement when the maximum load is applied as seen from the side of the model soil tank. 模型土槽上面から見た最大荷重時の土の変位量を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the amount of soil displacement when the maximum load is applied as seen from the top of the model soil tank. 最大荷重時の土と補強材の変位量を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the amount of displacement of soil and reinforcement material at the time of maximum load. 鉛直荷重と載荷板沈下量の関係を示す図である。It is a figure showing the relationship between vertical load and loading plate settlement amount. (a)は解析パラメータを示す図であり、(b)は擁壁、載荷板と地盤間ジョイント要素パラメータを示す図であり、(c)は補強材と地盤間ジョイント要素パラメータを示す図である。(a) is a diagram showing analysis parameters, (b) is a diagram showing joint element parameters between a retaining wall, a loading plate, and the ground, and (c) is a diagram showing joint element parameters between a reinforcing material and the ground. . 鉛直荷重と擁壁変位の関係を示す図である。It is a figure showing the relationship between vertical load and retaining wall displacement. 変位コンター図である。It is a displacement contour diagram. 塑性域図である。It is a plastic zone diagram. (a)II型タイプの地すべり抵抗メカニズムを示す図であり、(b)はΛ型タイプの地すべり抵抗メカニズムを示す図である。(a) is a diagram showing a type II type landslide resistance mechanism, and (b) is a diagram showing a Λ type type landslide resistance mechanism. 地盤補強構造の設計方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the design method of a ground reinforcement structure. 「地盤定数の設定」の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of "setting of a ground constant." 「常時・地震時に対する円弧すべり計算」の一例を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of "arc slip calculation for normal conditions and during earthquakes." 「常時・地震時に対する円弧すべり計算」の一例を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of "arc slip calculation for normal conditions and during earthquakes." 「パイプの材質・寸法・強度特性の設定」の一例を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of "setting of material, dimensions, and strength characteristics of a pipe." 「パイプ配置などの仮定」の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of "assumptions, such as pipe arrangement." 「パイプ配置などの仮定」の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of "assumptions, such as pipe arrangement." 「水平地盤反力係数、特性値の計算」の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of "calculation of a horizontal ground reaction force coefficient and a characteristic value." 「最大曲げモーメント・せん断力の計算」の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of "calculation of maximum bending moment and shear force." 「最大曲げモーメント・せん断力の計算」の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of "calculation of maximum bending moment and shear force." 「曲げ応力・せん断応力の照査」の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of "verification of bending stress and shear stress." 「曲げ応力・せん断応力の照査」の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of "verification of bending stress and shear stress." 「パイプの根入れ長・全長の計算」の一例を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of "calculating the penetration length and total length of the pipe." 「水平変位の計算」の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of "calculation of horizontal displacement." 「水平変位の計算」の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of "calculation of horizontal displacement." 「パイプ根入れ地盤の降伏破壊の照査」の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of "inspection of yield failure of the ground where a pipe is embedded." 補強仕様の一例を示す図である。It is a figure showing an example of reinforcement specifications. 地盤補強構造の施工手順の一例を示す図である。It is a figure showing an example of a construction procedure of a ground reinforcement structure. 地盤補強構造の施工手順の一例を示す図である。It is a figure showing an example of a construction procedure of a ground reinforcement structure. 地盤補強構造の施工手順の一例を示す図である。It is a figure showing an example of a construction procedure of a ground reinforcement structure. 抑え杭設計法とせん断杭設計法の違いを説明する図である。It is a diagram explaining the difference between the restraining pile design method and the shear pile design method. 計算条件図である。It is a calculation condition diagram. (a)は背面地盤条件を示す図であり、(b)は擁壁条件を示す図であり、(c)は荷重条件を示す図であり、(d)は不動層の地盤条件を示す図であり、(e)はパイプ引抜き抵抗力を示す図である。(a) is a diagram showing back ground conditions, (b) is a diagram showing retaining wall conditions, (c) is a diagram showing load conditions, and (d) is a diagram showing ground conditions of immobile layer. , and (e) is a diagram showing the pipe pulling resistance force. すべり範囲の分解図である。It is an exploded view of a slip range. すべり計算結果の詳細を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing details of slip calculation results. 抑え杭設計法とせん断杭設計法の比較結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the comparison result of a restraining pile design method and a shear pile design method. 模型土槽実験と抑え杭設計法による計算の比較結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the comparison result of the model earth tank experiment and the calculation by the restraining pile design method. 補強タイプの比較結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the comparison result of a reinforcement type. 直線すべり計算と円弧すべり計算を比較する場合における計算条件の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of calculation conditions when comparing linear slip calculation and circular arc slip calculation. 直線すべり計算と円弧すべり計算の比較結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the comparison result of a linear slip calculation and a circular arc slip calculation.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の技術的範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
なお、以下の実施形態及び図示例における方向は、あくまでも説明の便宜上設定したものである。本実施形態においては、擁壁20の設置方向を左右方向とし、擁壁20の高さ方向を上下方向とし、左右方向及び上下方向の双方に直交する方向を前後方向としている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, although the embodiments described below have various limitations that are technically preferable for implementing the present invention, the technical scope of the present invention is not limited to the embodiments and illustrated examples below. do not have.
Note that the directions in the following embodiments and illustrated examples are set for convenience of explanation only. In this embodiment, the installation direction of the retaining wall 20 is the left-right direction, the height direction of the retaining wall 20 is the up-down direction, and the direction perpendicular to both the left-right direction and the up-down direction is the front-back direction.

《地盤補強構造》
図1及び図2において符号1は、地盤補強構造を示す。この地盤補強構造1は、擁壁背面地盤10を補強するために、擁壁背面地盤10の地中に設置されている。
擁壁背面地盤10は、擁壁20の背面側(後側)に位置する地盤(例えば盛土地盤)である。すなわち、擁壁背面地盤10は、法面(前面)に擁壁20が設けられた地盤である。そして、擁壁背面地盤10上には、擁壁20に近接して建物30が設けられている。なお、本実施形態における擁壁20はブロック積擁壁であるが、これに限られるものではなく、擁壁20の形式は、もたれ式擁壁、逆T型擁壁、L型擁壁等であってもよい。
《Ground reinforcement structure》
In FIGS. 1 and 2, reference numeral 1 indicates a ground reinforcement structure. This ground reinforcement structure 1 is installed underground on the retaining wall back ground 10 in order to reinforce the retaining wall back ground 10.
The retaining wall back ground 10 is ground (for example, embankment ground) located on the back side (rear side) of the retaining wall 20. That is, the retaining wall rear ground 10 is a ground on which the retaining wall 20 is provided on the slope (front surface). A building 30 is provided on the retaining wall rear ground 10 in close proximity to the retaining wall 20. Although the retaining wall 20 in this embodiment is a block retaining wall, it is not limited to this, and the retaining wall 20 may have a leaning type retaining wall, an inverted T-shaped retaining wall, an L-shaped retaining wall, etc. There may be.

地盤補強構造1は、複数本のパイプ2と、パイプ2同士を結合する結合部材3と、を備えて構成される。本実施形態の地盤補強構造1は、所定高さ(例えば3m以下の高さ)の擁壁20の背面側に位置する擁壁背面地盤10に、補強材としてパイプ2を所定の深度まで鉛直又は斜めに回転貫入し、パイプ2の強度(曲げ強度・せん断強度)と地すべり線(すべり面12)よりも下部にある地盤(不動層)の受働抵抗によって、地すべりに対する必要安全率(抵抗力)を確保しようとするものである。また、建物30の安息対応(安息角対応)も兼ねる。 The ground reinforcement structure 1 includes a plurality of pipes 2 and a connecting member 3 that connects the pipes 2 to each other. The ground reinforcement structure 1 of this embodiment has a pipe 2 as a reinforcing material vertically or The required safety factor (resistance) against landslides is achieved by diagonally rotating and penetrating, and by the strength of pipe 2 (bending strength and shear strength) and the passive resistance of the ground (immobile layer) below the landslide line (slip surface 12). This is what we are trying to secure. It also serves as a repose response (angle of repose response) for the building 30.

パイプ2は、擁壁20の底版21を避ける位置に、移動層と不動層との境界であるすべり面12を上下に突き抜けるように設置される。本実施形態では、パイプ2として直径48.6mmの細径鋼管(通称「単管パイプ」)を用いるが、これに限られるものではない。また、本実施形態では、パイプ2の肉厚(厚さ寸法)を2.4mmとするが、これに限られるものではない。
結合部材3は、例えば建物30の幅寸法(左右方向の寸法)よりも長い長尺部材であり、擁壁20と建物30の間に、擁壁20の設置方向(左右方向)に略沿って略水平に設置される。本実施形態では、結合部材3として鋼管(例えば単管パイプ)を用いるが、これに限られるものではない。
The pipe 2 is installed at a position avoiding the bottom slab 21 of the retaining wall 20 so as to vertically penetrate the sliding surface 12 that is the boundary between the moving layer and the immobile layer. In this embodiment, a small diameter steel pipe (commonly known as a "single pipe") with a diameter of 48.6 mm is used as the pipe 2, but the pipe 2 is not limited to this. Further, in this embodiment, the wall thickness (thickness dimension) of the pipe 2 is 2.4 mm, but it is not limited to this.
The connecting member 3 is, for example, a long member longer than the width dimension (horizontal dimension) of the building 30, and is installed between the retaining wall 20 and the building 30 approximately along the installation direction (horizontal direction) of the retaining wall 20. Installed approximately horizontally. In this embodiment, a steel pipe (for example, a single pipe) is used as the coupling member 3, but it is not limited to this.

地盤補強構造1には、図1に示すII型タイプの地盤補強構造1と、図2に示すΛ型タイプの地盤補強構造1と、がある。II型タイプの地盤補強構造1において、パイプ2は鉛直方向(上下方向)に対して略平行に設置されており、Λ型タイプの地盤補強構造1において、パイプ2は鉛直方向(上下方向)に対して斜めに設置されている。 The ground reinforcement structure 1 includes a II-type ground reinforcement structure 1 shown in FIG. 1 and a Λ-type ground reinforcement structure 1 shown in FIG. 2. In the II-type ground reinforcement structure 1, the pipe 2 is installed approximately parallel to the vertical direction (up-down direction), and in the Λ-type ground reinforcement structure 1, the pipe 2 is installed in the vertical direction (up-down direction). It is installed diagonally.

II型タイプの地盤補強構造1は、前後方向に並ぶ2つの補強ユニット4Aと、補強ユニット4A同士を連結する連結部材5と、を備える。補強ユニット4Aは、略鉛直に設置された複数本のパイプ2と、当該複数本のパイプ2の上端部同士を結合する1本の結合部材3と、パイプ2の上端部と結合部材3とを接合する接合部材(クランプ(あるいはワイヤ等))と、からなる。
連結部材5は、一端部が前側の補強ユニット4Aにおける結合部材3とクランプ(あるいはワイヤ等)によって接合されているとともに、他端部が後側の補強ユニット4Aにおける結合部材3とクランプ(あるいはワイヤ等)によって接合されている。本実施形態では、連結部材5として鋼管(例えば単管パイプ)を用いるが、これに限られるものではない。
The type II type ground reinforcement structure 1 includes two reinforcement units 4A lined up in the front-rear direction and a connecting member 5 that connects the reinforcement units 4A to each other. The reinforcing unit 4A includes a plurality of pipes 2 installed substantially vertically, one connecting member 3 that connects the upper ends of the plurality of pipes 2, and the upper ends of the pipes 2 and the connecting member 3. It consists of a joining member (clamp (or wire, etc.)) to be joined.
The connecting member 5 has one end connected to the connecting member 3 in the front reinforcing unit 4A with a clamp (or a wire, etc.), and the other end connected to the connecting member 3 in the rear reinforcing unit 4A with a clamp (or a wire, etc.). etc.). In this embodiment, a steel pipe (for example, a single pipe) is used as the connecting member 5, but it is not limited to this.

II型タイプの地盤補強構造1において、パイプ2は千鳥状に配置されている。すなわち、隣り合う2つの補強ユニット4Aのうち、一方の補強ユニット4A(例えば前側の補強ユニット4A)におけるパイプ2と、他方の補強ユニット4A(例えば後側の補強ユニット4A)におけるパイプ2と、は擁壁20側から見て(前後方向から見て)重ならないように配置されている。
なお、II型タイプの地盤補強構造1が有する補強ユニット4Aの数は2つに限られるものではない。II型タイプの地盤補強構造1は、例えば図3に示すように1つの補強ユニット4Aを有するものであってもよいし、例えば図4に示すように3つの補強ユニット4Aを有するものであってもよいし、4つ以上の補強ユニット4Aを有するものであってもよい。無論、II型タイプの地盤補強構造1が有する補強ユニット4Aの数が1つである場合には、当該地盤補強構造1は、図3に示すように、連結部材5を備えていない。
In the type II ground reinforcement structure 1, the pipes 2 are arranged in a staggered manner. That is, of the two adjacent reinforcement units 4A, the pipe 2 in one reinforcement unit 4A (for example, the front reinforcement unit 4A) and the pipe 2 in the other reinforcement unit 4A (for example, the rear reinforcement unit 4A) are They are arranged so that they do not overlap when viewed from the retaining wall 20 side (when viewed from the front and rear directions).
Note that the number of reinforcement units 4A included in the type II ground reinforcement structure 1 is not limited to two. The type II type ground reinforcement structure 1 may have one reinforcement unit 4A as shown in FIG. 3, or may have three reinforcement units 4A as shown in FIG. Alternatively, it may have four or more reinforcing units 4A. Of course, if the type II type ground reinforcement structure 1 has one reinforcement unit 4A, the ground reinforcement structure 1 does not include the connecting member 5, as shown in FIG. 3.

ここで、一の補強ユニット4Aにおいては、擁壁20の設置方向(左右方向)に所定間隔で並ぶ複数本のパイプ2が、1本の結合部材3によって結合されている。そして、この所定間隔は、後述する設計方法(図25~図41)によって決定された値(パイプ間隔W)に設定されている。具体的には、一の補強ユニット4Aを構成するパイプ2同士の間隔は、第一条件(ステップS9で算出した曲げ縁応力度σb(具体的にはステップS8で算出した最大曲げモーメントMmaxに基づき算出した曲げ縁応力度σb)がステップS5で設定した許容曲げ応力度σaよりも小さいという条件)と、第二条件(ステップS9で算出したせん断応力度τs(具体的にはステップS8で算出した最大せん断力Smaxに基づき算出したせん断応力度τs)がステップS5で設定した許容せん断応力度τaよりも小さいという条件)と、第三条件(ステップS13で算出した受働土圧QpがステップS6で算出したパイプ1本あたりの負担水平力H’よりも大きいという条件)と、の全てを満たす間隔Wに設定されている。
なお、パイプ間隔(杭間隔)Wは、第一条件と第二条件と第三条件の全てを満たす間隔に限られるものではなく、第一条件と第二条件と第三条件の少なくとも一つを満たす間隔であればよい。
Here, in one reinforcing unit 4A, a plurality of pipes 2 lined up at predetermined intervals in the installation direction (horizontal direction) of the retaining wall 20 are coupled by one coupling member 3. This predetermined interval is set to a value (pipe interval W) determined by a design method (FIGS. 25 to 41) described later. Specifically, the interval between the pipes 2 constituting one reinforcing unit 4A is determined based on the first condition (the bending edge stress σb calculated in step S9 (specifically, based on the maximum bending moment Mmax calculated in step S8). The condition that the calculated bending edge stress degree σb) is smaller than the allowable bending stress degree σa set in step S5) and the second condition (the shear stress degree τs calculated in step S9 (specifically, the condition that the shear stress degree τs calculated in step S8) The condition that the shear stress degree τs calculated based on the maximum shear force Smax) is smaller than the allowable shear stress degree τa set in step S5) and the third condition (the passive earth pressure Qp calculated in step S13 is calculated in step S6) The interval W is set to satisfy both of the following conditions: (1) the horizontal force H' to be borne by each pipe is greater than the horizontal force H' applied to each pipe;
Note that the pipe spacing (pile spacing) W is not limited to the spacing that satisfies all of the first, second, and third conditions, but may satisfy at least one of the first, second, and third conditions. Any interval that satisfies the requirement is sufficient.

また、II型タイプの地盤補強構造1は、所定個数の補強ユニット4Aを有している。そして、この所定個数は、後述する設計方法(図25~図41)によって決定された値(パイプ列数n)に設定されている。具体的には、II型タイプの地盤補強構造1が有する補強ユニット4Aの数は、第一条件(ステップS9で算出した曲げ縁応力度σb(具体的にはステップS8で算出した最大曲げモーメントMmaxに基づき算出した曲げ縁応力度σb)がステップS5で設定した許容曲げ応力度σaよりも小さいという条件)と、第二条件(ステップS9で算出したせん断応力度τs(具体的にはステップS8で算出した最大せん断力Smaxに基づき算出したせん断応力度τs)がステップS5で設定した許容せん断応力度τaよりも小さいという条件)と、第三条件(ステップS13で算出した受働土圧QpがステップS6で算出したパイプ1本あたりの負担水平力H’よりも大きいという条件)と、の全てを満たす数nに設定されている。
なお、パイプ列数(杭列)nは、第一条件と第二条件と第三条件の全てを満たす数に限られるものではなく、第一条件と第二条件と第三条件の少なくとも一つを満たす数であればよい。
Further, the type II type ground reinforcement structure 1 has a predetermined number of reinforcement units 4A. This predetermined number is set to a value (number of pipe rows n) determined by a design method (FIGS. 25 to 41) described later. Specifically, the number of reinforcement units 4A included in the II type ground reinforcement structure 1 is determined based on the first condition (the bending edge stress degree σb calculated in step S9 (specifically, the maximum bending moment Mmax calculated in step S8). The second condition (the condition that the bending edge stress degree σb calculated based on The condition that the shear stress degree τs calculated based on the calculated maximum shear force Smax) is smaller than the allowable shear stress degree τa set in step S5) and the third condition (the passive earth pressure Qp calculated in step S13 is satisfied in step S6 The number n is set to satisfy both of the condition that the horizontal force H' is larger than the horizontal force H' per pipe calculated in .
Note that the number of pipe rows (pile rows) n is not limited to the number that satisfies all of the first, second, and third conditions, but at least one of the first, second, and third conditions. Any number that satisfies this is sufficient.

また、II型タイプの地盤補強構造1においては、パイプ2の長さが所定長さ以上となっている。そして、この所定長さは、後述する設計方法(図25~図41)によって決定された値(パイプ設計長L)に設定されている。具体的には、II型タイプの地盤補強構造1を構成するパイプ2の長さは、第三条件(ステップS13で算出した受働土圧QpがステップS6で算出したパイプ1本あたりの負担水平力H’よりも大きいという条件)を満たす長さL以上に設定されている。 Further, in the type II type ground reinforcement structure 1, the length of the pipe 2 is longer than a predetermined length. This predetermined length is set to a value (pipe design length L 0 ) determined by a design method (FIGS. 25 to 41) described later. Specifically, the length of the pipe 2 constituting the type II ground reinforcement structure 1 is determined based on the third condition (the passive earth pressure Qp calculated in step S13 is the horizontal force borne per pipe calculated in step S6). The length L is set to be greater than or equal to 0 , which satisfies the condition that the length L is greater than H'.

Λ型タイプの地盤補強構造1は、1つの補強ユニット4Bを備える。補強ユニット4Bは、複数本のパイプ2と、当該複数本のパイプ2の上端部同士を結合する1本の結合部材3と、パイプ2の上端部と結合部材3とを接合する接合部材(クランプ(あるいはワイヤ等))と、からなる。そして、補強ユニット4Bは、パイプ2として、下端部が、上端部を通る仮想の鉛直線よりも擁壁20側(前側)に位置する状態で設置されたパイプ2(以下「谷側パイプ」と称する)を複数本備えているとともに、下端部が、上端部を通る仮想の鉛直線よりも建物30側(後側)に位置する状態で設置されたパイプ2(以下「山側パイプ」と称する)を複数本備えている。 The Λ type ground reinforcement structure 1 includes one reinforcement unit 4B. The reinforcing unit 4B includes a plurality of pipes 2, one joining member 3 that joins the upper ends of the plurality of pipes 2, and a joining member (clamp) that joins the upper ends of the pipes 2 and the joining member 3. (or wire, etc.)). The reinforcing unit 4B is a pipe 2 (hereinafter referred to as a "valley side pipe") installed with its lower end located closer to the retaining wall 20 (front side) than an imaginary vertical line passing through its upper end. Pipe 2 (hereinafter referred to as "mountain side pipe") is equipped with a plurality of pipes (hereinafter referred to as "mountain side pipe"), and is installed with the lower end located on the building 30 side (rear side) than the imaginary vertical line passing through the upper end. It has multiple books.

本実施形態では、仮想の鉛直線と谷側パイプがなす角度と、仮想の鉛直線と山側パイプがなす角度と、が略等しく設定されているが、これに限られるものではない。谷側パイプ及び山側パイプは、上端部同士が結合部材3を介して結合されていて、下端部同士が前後方向に離れた状態であれば、仮想の鉛直線と谷側パイプがなす角度よりも、仮想の鉛直線と山側パイプがなす角度の方が大きくてもよいし、あるいは逆に、仮想の鉛直線と谷側パイプがなす角度よりも、仮想の鉛直線と山側パイプがなす角度の方が小さくてもよい。具体的には、例えば、山側パイプが鉛直方向に対して略平行に設置されて、谷側パイプが鉛直方向に対して斜めに設置されていてもよいし、あるいは逆に、山側パイプが鉛直方向に対して斜めに設置されて、谷側パイプが鉛直方向に対して略平行に設置されていてもよい。
また、Λ型タイプの地盤補強構造1が有する補強ユニット4Bの数は1つに限られるものではない。Λ型タイプの地盤補強構造1は、例えば図5に示すように2つの補強ユニット4Bを有するものであってもよいし、3つ以上の補強ユニット4Bを有するものであってもよい。また、Λ型タイプの地盤補強構造1が有する補強ユニット4Bの数が複数である場合には、当該地盤補強構造1は、図5に示すように、補強ユニット4B同士を連結する連結部材5を備えていてもよい。
また、一の補強ユニット4Bを構成する谷側パイプ及び山側パイプの本数は同じでなくてもよい。例えば図6に示すように、山側パイプの本数は、谷側パイプの本数よりも少なくてもよい。
In this embodiment, the angle between the imaginary vertical line and the valley side pipe is set to be approximately equal to the angle between the imaginary vertical line and the mountain side pipe, but the angle is not limited to this. If the upper ends of the valley side pipe and the mountain side pipe are connected via the coupling member 3 and the lower ends are separated from each other in the front-rear direction, the angle between the imaginary vertical line and the valley side pipe is , the angle between the virtual vertical line and the pipe on the mountain side may be larger, or conversely, the angle between the virtual vertical line and the pipe on the mountain side may be larger than the angle between the virtual vertical line and the pipe on the valley side. may be small. Specifically, for example, the mountain side pipe may be installed approximately parallel to the vertical direction, and the valley side pipe may be installed obliquely to the vertical direction, or conversely, the mountain side pipe may be installed approximately parallel to the vertical direction. The valley side pipe may be installed substantially parallel to the vertical direction.
Further, the number of reinforcement units 4B included in the Λ type ground reinforcement structure 1 is not limited to one. The Λ type ground reinforcement structure 1 may have two reinforcing units 4B, for example, as shown in FIG. 5, or may have three or more reinforcing units 4B. Furthermore, when the number of reinforcing units 4B included in the Λ-type ground reinforcing structure 1 is plural, the ground reinforcing structure 1 includes a connecting member 5 that connects the reinforcing units 4B to each other, as shown in FIG. You may be prepared.
Furthermore, the numbers of the valley side pipes and the mountain side pipes that constitute one reinforcing unit 4B may not be the same. For example, as shown in FIG. 6, the number of mountain side pipes may be smaller than the number of valley side pipes.

ここで、一の補強ユニット4Bにおいては、擁壁20の設置方向(左右方向)に並ぶ複数本の山側パイプと、擁壁20の設置方向(左右方向)に所定間隔で並ぶ複数本の谷側パイプと、が1本の結合部材3によって結合されている。そして、この所定間隔は、後述する設計方法(図25~図41)によって決定された値(パイプ間隔W)に設定されている。具体的には、一の補強ユニット4Bを構成する谷側パイプ同士の間隔は、第一条件(ステップS9で算出した曲げ縁応力度σb(具体的にはステップS8で算出した最大曲げモーメントMmaxに基づき算出した曲げ縁応力度σb)がステップS5で設定した許容曲げ応力度σaよりも小さいという条件)と、第二条件(ステップS9で算出したせん断応力度τs(具体的にはステップS8で算出した最大せん断力Smaxに基づき算出したせん断応力度τs)がステップS5で設定した許容せん断応力度τaよりも小さいという条件)と、第三条件(ステップS13で算出した受働土圧QpがステップS6で算出したパイプ1本あたりの負担水平力H’よりも大きいという条件)と、の全てを満たす間隔Wに設定されている。
なお、パイプ間隔(杭間隔)Wは、第一条件と第二条件と第三条件の全てを満たす間隔に限られるものではなく、第一条件と第二条件と第三条件の少なくとも一つを満たす間隔であればよい。
Here, in one reinforcement unit 4B, a plurality of mountain side pipes are lined up in the installation direction (left and right direction) of the retaining wall 20, and a plurality of valley side pipes are lined up at predetermined intervals in the installation direction (left and right direction) of the retaining wall 20. The pipes are connected by one connecting member 3. This predetermined interval is set to a value (pipe interval W) determined by a design method (FIGS. 25 to 41) described later. Specifically, the interval between the valley side pipes constituting one reinforcing unit 4B is determined based on the first condition (the bending edge stress σb calculated in step S9 (specifically, the maximum bending moment Mmax calculated in step S8). The bending edge stress degree σb calculated based on the condition is smaller than the allowable bending stress degree σa set in step S5) and the second condition (the shear stress degree τs calculated in step S9 (specifically, The condition that the shear stress degree τs calculated based on the maximum shear force Smax) is smaller than the allowable shear stress degree τa set in step S5) and the third condition (the passive earth pressure Qp calculated in step S13 is The interval W is set to satisfy both of the condition that the horizontal force H' is larger than the calculated horizontal force H' per pipe.
Note that the pipe spacing (pile spacing) W is not limited to the spacing that satisfies all of the first, second, and third conditions, but may satisfy at least one of the first, second, and third conditions. Any interval that satisfies the requirement is sufficient.

また、Λ型タイプの地盤補強構造1は、所定個数の補強ユニット4Bを有している。そして、この所定個数は、後述する設計方法(図25~図41)によって決定された値(パイプ列数n)に設定されている。具体的には、Λ型タイプの地盤補強構造1が有する補強ユニット4Bの数は、第一条件(ステップS9で算出した曲げ縁応力度σb(具体的にはステップS8で算出した最大曲げモーメントMmaxに基づき算出した曲げ縁応力度σb)がステップS5で設定した許容曲げ応力度σaよりも小さいという条件)と、第二条件(ステップS9で算出したせん断応力度τs(具体的にはステップS8で算出した最大せん断力Smaxに基づき算出したせん断応力度τs)がステップS5で設定した許容せん断応力度τaよりも小さいという条件)と、第三条件(ステップS13で算出した受働土圧QpがステップS6で算出したパイプ1本あたりの負担水平力H’よりも大きいという条件)と、の全てを満たす数nに設定されている。
なお、パイプ列数(杭列)nは、第一条件と第二条件と第三条件の全てを満たす数に限られるものではなく、第一条件と第二条件と第三条件の少なくとも一つを満たす数であればよい。
Further, the Λ type ground reinforcement structure 1 has a predetermined number of reinforcement units 4B. This predetermined number is set to a value (number of pipe rows n) determined by a design method (FIGS. 25 to 41) described later. Specifically, the number of reinforcement units 4B included in the Λ type ground reinforcement structure 1 is determined based on the first condition (the bending edge stress degree σb calculated in step S9 (specifically, the maximum bending moment Mmax calculated in step S8). The second condition (the condition that the bending edge stress degree σb calculated based on The condition that the shear stress degree τs calculated based on the calculated maximum shear force Smax) is smaller than the allowable shear stress degree τa set in step S5) and the third condition (the passive earth pressure Qp calculated in step S13 is set in step S6 It is set to a number n that satisfies both the condition that the horizontal force H' is larger than the horizontal force H' per pipe calculated in .
Note that the number of pipe rows (pile rows) n is not limited to the number that satisfies all of the first, second, and third conditions, but at least one of the first, second, and third conditions. Any number that satisfies this is sufficient.

また、一の補強ユニット4Bにおいては、仮想の鉛直線と谷側パイプがなす角度と、仮想の鉛直線と山側パイプがなす角度と、の和が所定角度となっている。そして、この所定角度は、後述する設計方法(図25~図41)によって決定された値(パイプ相互角度2α)に設定されている。具体的には、一の補強ユニット4Bを構成する谷側パイプと山側パイプがなす角度(谷側パイプに対する山側パイプの角度)は、第一条件(ステップS9で算出した曲げ縁応力度σb(具体的にはステップS8で算出した最大曲げモーメントMmaxに基づき算出した曲げ縁応力度σb)がステップS5で設定した許容曲げ応力度σaよりも小さいという条件)と、第二条件(ステップS9で算出したせん断応力度τs(具体的にはステップS8で算出した最大せん断力Smaxに基づき算出したせん断応力度τs)がステップS5で設定した許容せん断応力度τaよりも小さいという条件)と、第三条件(ステップS13で算出した受働土圧QpがステップS6で算出したパイプ1本あたりの負担水平力H’よりも大きいという条件)と、の全てを満たす角度2αに設定されている。
なお、パイプ相互角度2αは、第一条件と第二条件と第三条件の全てを満たす角度に限られるものではなく、第一条件と第二条件と第三条件の少なくとも一つを満たす角度であればよい。
Further, in one reinforcing unit 4B, the predetermined angle is the sum of the angle between the imaginary vertical line and the valley side pipe, and the angle between the imaginary vertical line and the mountain side pipe. This predetermined angle is set to a value (pipe mutual angle 2α) determined by a design method (FIGS. 25 to 41) described later. Specifically, the angle formed by the valley side pipe and the mountain side pipe constituting one reinforcement unit 4B (the angle of the mountain side pipe with respect to the valley side pipe) is based on the first condition (the bending edge stress degree σb (specifically Specifically, the bending edge stress σb calculated based on the maximum bending moment Mmax calculated in step S8 is smaller than the allowable bending stress σa set in step S5), and the second condition (calculated in step S9). The condition that the shear stress degree τs (specifically, the shear stress degree τs calculated based on the maximum shear force Smax calculated in step S8) is smaller than the allowable shear stress degree τa set in step S5), and the third condition ( The angle 2α is set to satisfy both of the condition that the passive earth pressure Qp calculated in step S13 is larger than the horizontal force H' per pipe calculated in step S6.
Note that the pipe mutual angle 2α is not limited to an angle that satisfies all of the first, second, and third conditions, but may be an angle that satisfies at least one of the first, second, and third conditions. Good to have.

また、Λ型タイプの地盤補強構造1においては、パイプ2の長さが所定長さ以上となっている。そして、この所定長さは、後述する設計方法(図25~図41)によって決定された値(パイプ設計長L)に設定されている。具体的には、Λ型タイプの地盤補強構造1を構成するパイプ2(少なくとも谷側パイプ)の長さは、第三条件(ステップS13で算出した受働土圧QpがステップS6で算出したパイプ1本あたりの負担水平力H’よりも大きいという条件)を満たす長さL以上に設定されている。 Furthermore, in the Λ type ground reinforcement structure 1, the length of the pipe 2 is longer than a predetermined length. This predetermined length is set to a value (pipe design length L 0 ) determined by a design method (FIGS. 25 to 41) described later. Specifically, the length of the pipe 2 (at least the valley side pipe) constituting the Λ-type ground reinforcement structure 1 is determined based on the third condition (the passive earth pressure Qp calculated in step S13 is the pipe 1 calculated in step S6). The length L is set to be greater than or equal to 0 , which satisfies the condition that the horizontal force borne per book is greater than the horizontal force H'.

図1~図6に示すように、地盤補強構造1は、擁壁背面地盤10の内部に全体が埋まるように設置される。したがって、地盤補強構造1全体が地中にあるため、土地利用の障害とならないし、また、擁壁20の天端排水施設も容易に設置できる。例えば、本実施形態の補強工法に類似の工法としてセメントミルクを用いるルートパイル工法(補強土工法)があるが、既存の擁壁20の背面側に位置する擁壁背面地盤10を補強する場合、セメントミルクを用いる工法では、固化時の膨張により既存の擁壁20に影響を及ぼすおそれがある。また、セメントミルクを用いる工法では、地盤面上で頭部のキャッピングが必要になるため狭隘な宅地においては土地利用の制約となる。さらに、擁壁20に近接してセメントミルクを使用すると、擁壁20の水抜き孔の機能に影響を及ぼすことも考えられる。これに対し、本実施形態の補強工法(地盤補強構造1(II型タイプの地盤補強構造1、Λ型タイプの地盤補強構造1)を用いる工法)は、これらの課題を解決できる特徴がある。
なお、地盤補強構造1は、擁壁背面地盤10に建物30を建てる前に設置することも可能であるし、建物30を建てた後に設置することも可能である。また、地盤補強構造1を、建物30を建てる前に設置する場合には、地盤補強構造1の直上に建物30を建築することも可能である。
As shown in FIGS. 1 to 6, the ground reinforcing structure 1 is installed so as to be completely buried inside the ground 10 behind the retaining wall. Therefore, since the entire ground reinforcement structure 1 is underground, it does not become an obstacle to land use, and the top drainage facility of the retaining wall 20 can be easily installed. For example, there is a root pile construction method (reinforced earth construction method) using cement milk as a construction method similar to the reinforcement construction method of this embodiment, but when reinforcing the retaining wall rear ground 10 located on the rear side of the existing retaining wall 20, In the construction method using cement milk, there is a risk that the existing retaining wall 20 will be affected due to expansion during solidification. Furthermore, the construction method using cement milk requires capping of the head on the ground surface, which poses a restriction on land use in narrow residential areas. Furthermore, if cement milk is used close to the retaining wall 20, it is possible that the function of the drainage holes in the retaining wall 20 will be affected. On the other hand, the reinforcement method of the present embodiment (method using the ground reinforcement structure 1 (II type ground reinforcement structure 1, Λ type ground reinforcement structure 1)) has the feature of being able to solve these problems.
The ground reinforcement structure 1 can be installed on the ground 10 behind the retaining wall before building the building 30, or can be installed after the building 30 is built. Moreover, when installing the ground reinforcement structure 1 before building the building 30, it is also possible to construct the building 30 directly above the ground reinforcement structure 1.

《地盤補強構造の検討》
〔1 はじめに〕
2016年4月の熊本地震を始めとして、これまで震度6強を超える大地震などでは、高さ3m以下の擁壁被害と同時に擁壁背面に位置する住宅に顕著な被害が見られた。擁壁の構造種別では、RC擁壁以外の注意を要する既存不適格擁壁において被害率が高くなっている。これらの既存不適格擁壁は安全性に対する検討が十分されているとは限らず、再び同程度以上の地震が起きた時には同様の被害が発生することが予測され、このような擁壁を補強し、既存住宅の安全を確保することが急務である。
《Study of ground reinforcement structure》
[1 Introduction]
In the past, such as the Kumamoto Earthquake in April 2016, major earthquakes with a seismic intensity of 6 or higher have caused damage to retaining walls less than 3 meters in height, as well as significant damage to houses located behind retaining walls. Regarding retaining wall structure types, the damage rate is high for existing unsuitable retaining walls that require attention other than RC retaining walls. The safety of these existing unqualified retaining walls has not necessarily been sufficiently studied, and it is predicted that similar damage will occur if an earthquake of the same magnitude or greater occurs again, so it is necessary to reinforce such retaining walls. However, there is an urgent need to ensure the safety of existing housing.

既存擁壁を補強する工法として抑止杭工法、地山補強土工法、グラウンドアンカー工法等が挙げられるが、敷地制限等で戸建住宅の宅地擁壁の補強に適用できる例は少ない。また、敷地に余裕がなくても施工可能な工法として、比較的小型の機械で擁壁背面から放射状に削孔した穴にモルタルと鉄筋を挿入した工法もある。しかしながら、既存擁壁背面を補強する場合、セメントミルクを用いる工法では、固化時の膨張により既存擁壁に影響を及ぼすおそれがある。また、地盤面上で頭部のキャッピングが必要な場合は、狭隘な宅地においては土地利用の制約となる。さらに、宅地は所有者が変更となる場合には更地に戻すなど、地中構造物の撤去が要求される場合がある。そこで、本発明者らは、より簡便で、小型機械での施工が可能な工法として、直径48.6mmの細径鋼管(単管パイプ)を使用した擁壁の補強工法の開発に取り組んできた。
ここでは、3通りの補強仕様それぞれの擁壁の補強効果について検討した結果を説明する。具体的には、(1)1/10モデルの実験土槽にて、建物荷重に相当する「鉛直荷重」及び地震力を想定した「水平荷重」を載荷した時の擁壁の変位の測定結果と各配置方法による補強効果、(2)2D画像相関法により土槽側面から計測・解析した擁壁背面の土の挙動、(3)FEM試解析について説明する。
Methods for reinforcing existing retaining walls include the restraining pile method, the ground reinforcement earth method, and the ground anchor method, but due to site restrictions, there are few examples where these methods can be applied to reinforcing retaining walls in detached houses. Another construction method that can be carried out even if there is not enough space on the site involves inserting mortar and reinforcing bars into holes drilled radially from the back of the retaining wall using a relatively small machine. However, when reinforcing the back of an existing retaining wall, the construction method using cement milk has the risk of affecting the existing retaining wall due to expansion during solidification. In addition, if capping of the head is required on the ground surface, it becomes a restriction on land use in narrow residential areas. Furthermore, if the ownership of a residential property changes, underground structures may be required to be removed or returned to vacant land. Therefore, the present inventors have been working on the development of a method for reinforcing retaining walls using small-diameter steel pipes (single pipes) with a diameter of 48.6 mm, as a method that is simpler and can be constructed using small machines. .
Here, we will explain the results of a study on the reinforcing effects of retaining walls using three different reinforcement specifications. Specifically, (1) Measurement results of the displacement of the retaining wall when a ``vertical load'' equivalent to the building load and a ``horizontal load'' assuming an earthquake force were loaded in a 1/10 model experimental soil tank. We will explain the reinforcement effects of each arrangement method, (2) the behavior of the soil on the back of the retaining wall measured and analyzed from the side of the earthen tank using the 2D image correlation method, and (3) the FEM trial analysis.

〔2 模型載荷実験の概要〕
〔2.1 実験概要〕
高さ3m、幅400mm、勾配70度、裏込め材のない既存不適格の石積擁壁から、1.5m離れた位置に住宅が建設されている宅地を想定し、実験モデルを作製した。比較実験は上記想定宅地の1/10モデルとして、直径5mm、長さ600mmのアルミニウム管を補強材としてパイプ2に見立て、傾斜角70°に積み上げた8個の40mm×40mm×195mmのアルミニウム製棒材を擁壁20に見立てた。また、140mm×195mm×12mmの鉄板(以下、載荷板と称する)を建物30の基礎として想定し、鉛直荷重及び水平荷重を載荷した。
[2 Overview of model loading experiment]
[2.1 Experiment overview]
An experimental model was created assuming a residential area where a house is being constructed 1.5 m away from an existing unsuitable masonry retaining wall with a height of 3 m, width of 400 mm, slope of 70 degrees, and no backfill material. The comparative experiment was conducted as a 1/10 model of the above-mentioned hypothetical residential area, using an aluminum pipe with a diameter of 5 mm and a length of 600 mm as a reinforcing material to serve as pipe 2, and eight 40 mm x 40 mm x 195 mm aluminum rods stacked at an inclination angle of 70°. The wood was likened to a retaining wall 20. Further, a 140 mm x 195 mm x 12 mm iron plate (hereinafter referred to as a loading plate) was assumed to be the foundation of the building 30, and a vertical load and a horizontal load were loaded thereon.

〔2.2 実験装置〕
実験に用いた実験土槽の概要を図7(a)に示す。幅1500mm×深さ1000mm×奥行200mmの5面が厚さ30mmのアクリル板の土槽と載荷装置、計測装置及びこれらを固定する架台で構成されている。載荷は、擁壁背面地盤に載荷板を設置し錘を重ねる方法で段階的に鉛直方向に与え、同時にすべり面を発生させやすくするために水平方向にも与えた。具体的には、鉛直載荷は載荷板の上に一定荷重(約22N)の鉄板を順次重ねる方法にて、水平載荷は載荷板をピアノ線で水平に鉛直荷重の0.2倍の荷重に調整した鉄板にて引き寄せる方法にて載荷した。擁壁の変位はレーザー変位計を擁壁の上段、下段2カ所の正面に設置して計測した。また、水平力を載荷しており、載荷板は徐々に水平移動するためダイヤルゲージによる変位の測定が困難であることから、載荷板の変位は画像解析を用いて計測した。擁壁は型枠にアルミニウム製棒材を固定し、擁壁背面の地盤材料を充填した後に型枠から外し地盤に接地させた。
[2.2 Experimental equipment]
Figure 7(a) shows an outline of the experimental soil tank used in the experiment. It consists of a soil tank made of 30 mm thick acrylic plates on five sides, 1500 mm wide x 1000 mm deep x 200 mm deep, a loading device, a measuring device, and a pedestal for fixing these. Loading was applied in stages in the vertical direction by installing loading plates on the ground behind the retaining wall and stacking weights, and at the same time in the horizontal direction to facilitate the generation of slip surfaces. Specifically, vertical loading is done by sequentially stacking iron plates with a constant load (approximately 22N) on top of the loading plate, and horizontal loading is adjusted horizontally to a load that is 0.2 times the vertical load using a piano wire on the loading plate. The material was loaded by pulling it with a steel plate. The displacement of the retaining wall was measured using laser displacement gauges installed in front of the retaining wall at two locations, the upper and lower. In addition, since a horizontal force was applied and the loading plate gradually moved horizontally, it was difficult to measure the displacement with a dial gauge, so the displacement of the loading plate was measured using image analysis. For the retaining wall, aluminum rods were fixed to the formwork, and after the retaining wall was filled with ground material at the back, it was removed from the formwork and grounded to the ground.

〔2.3 地盤材料〕
地盤材料には気乾状態の豊浦砂(ρdmax=1.652g/cm、ρdmin=1.369g/cm)を用いた。実験土槽の上部は相対密度Dr=30%(ρd=1.443g/cm)、下部はDr=50%(ρdmax=1.497g/cm)になるよう、空中落下法により二層の地盤を作製した。これは、原地盤に、擁壁築造のため盛土された地盤状況を想定している。相対密度調整のため、Dr=30%は高さ40cm、Dr=50%は高さ70cmからV型漏斗を水平に移動させながら豊浦砂を自由落下させている。地盤材料とアクリル板との摩擦による影響を極力排除するため、底面及び側面のアクリル板にはシリコンオイルを塗布している。
[2.3 Ground materials]
Air-dried Toyoura sand (ρdmax=1.652g/cm 3 , ρdmin=1.369g/cm 3 ) was used as the ground material. The upper part of the experimental soil tank had a relative density of Dr = 30% (ρd = 1.443 g/cm 3 ), and the lower part had a relative density of Dr = 50% (ρdmax = 1.497 g/cm 3 ) using the air drop method. The ground was prepared. This assumes that the original ground has been embanked to construct a retaining wall. To adjust the relative density, Toyoura sand was allowed to fall freely from a height of 40 cm for Dr = 30% and from a height of 70 cm for Dr = 50% while moving the V-shaped funnel horizontally. In order to eliminate as much as possible the effects of friction between the ground material and the acrylic plates, silicone oil is applied to the acrylic plates on the bottom and sides.

〔2.4 実験ケース〕
実験ケース(数量・補強仕様)とその計測方法を図7(b)に示す。
補強材(アルミニウム管)の周面は、完全粗の状態とすべく、あらかじめ両面テープを巻き付けた状態のものを、その状態のまま静的圧入により設置するものとした。なお、実験ケースCase0として、補強材なし、すなわち水平載荷を伴わない実験を加えた。
[2.4 Experimental case]
The experimental case (quantity/reinforcement specifications) and its measurement method are shown in Figure 7(b).
To ensure that the reinforcing material (aluminum tube) had a completely rough circumferential surface, double-sided tape was wrapped in advance and the reinforcing material (aluminum tube) was statically press-fitted into place. In addition, as an experimental case Case 0, an experiment without a reinforcing material, that is, without horizontal loading was added.

〔2.5 補強材の配置条件及び載荷方法〕
補強効果の比較のため、(i)補強材なしの場合と、(ii)長さ600mmの補強材を擁壁と建物の中間点に、40mm間隔で擁壁と平行に1列に配置する補強方法(以下、I型補強と称する。図8(a)参照)、(iii)補強材を20mm間隔で千鳥状に2列に配置する補強方法(以下、II型千鳥補強と称する。図8(b)参照)、(iv)2本の補強材を自在クランプにてΛ型に接合し、40mm間隔で配置する補強方法(以下、Λ型補強と称する。図8(c)参照)の4通り補強方法について検討した。これらは、想定している実施工サイズの1/10の仕様となっている。図8にそれぞれの実験仕様の位置関係を示す。載荷は段階載荷方式である。
なお、I型補強は、1つの補強ユニット4Aを備えるII型タイプの地盤補強構造1(例えば、図3)に相当し、II型千鳥補強は、複数の補強ユニット4Aを備えるII型タイプの地盤補強構造1(例えば、図1、図4)に相当し、Λ型補強は、Λ型タイプの地盤補強構造1(例えば、図2、図5、図6)に相当すると言える。
[2.5 Reinforcement material arrangement conditions and loading method]
To compare the reinforcement effects, (i) no reinforcement and (ii) reinforcement with 600 mm long reinforcement placed in a row parallel to the retaining wall at 40 mm intervals at the midpoint between the retaining wall and the building. method (hereinafter referred to as Type I reinforcement, see Figure 8(a)); (iii) reinforcement method in which reinforcing materials are arranged in two rows in a staggered manner at 20 mm intervals (hereinafter referred to as Type II staggered reinforcement; Figure 8 ( (see b)), (iv) a reinforcement method in which two reinforcing members are joined in a Λ-shape using a flexible clamp and arranged at 40 mm intervals (hereinafter referred to as Λ-shape reinforcement; see Fig. 8(c)). We considered reinforcement methods. These specifications are 1/10 of the expected construction size. Figure 8 shows the positional relationship of each experimental specification. Loading is a staged loading method.
In addition, type I reinforcement corresponds to type II type ground reinforcement structure 1 (for example, FIG. 3) that includes one reinforcement unit 4A, and type II staggered reinforcement corresponds to type II type ground reinforcement structure that includes a plurality of reinforcement units 4A. It can be said that it corresponds to the reinforcement structure 1 (for example, FIGS. 1 and 4), and the Λ type reinforcement corresponds to the Λ type ground reinforcement structure 1 (for example, FIGS. 2, 5, and 6).

〔3 補強材の引抜き試験〕
補強材と作製した土槽地盤のせん断抵抗力、及び第二パイプ(山側パイプ)の役割となる補強材の引抜き抵抗力を確認するため、図9(a)に示す引抜き試験を同じ仕様で2回実施した。その結果を図9(b)に示す。引抜き荷重から推定された摩擦力は1.45~1.75kN/mとなった。
[3 Reinforcement pull-out test]
In order to confirm the shear resistance of the reinforcing material and the prepared soil tank ground, and the pull-out resistance of the reinforcing material that plays the role of the second pipe (mountain side pipe), the pull-out test shown in Fig. 9(a) was carried out twice with the same specifications. Conducted twice. The results are shown in FIG. 9(b). The frictional force estimated from the pull-out load was 1.45 to 1.75 kN/m 2 .

〔4 模型土槽載荷試験結果〕
〔4.1 模型土槽擁壁の変位〕
レーザー変位計は、実験開始時には擁壁に対して直角に設置し土槽に固定されているが、擁壁が変位するごとに角度が徐々に変化する。そこで、擁壁は直線を保つと仮定し、擁壁上段と下段の変位量から、レーザー変位計と擁壁の角度を考慮して補正した水平変位量を図10(a)(b)に示し、図10(c)にまとめた。図10(a)は擁壁上段端部から5mm下の変位で、図10(b)は擁壁下端から5mm上の変位である。本実験では、建物荷重に相当する鉛直荷重及び地震力を想定した水平荷重の増加とともに擁壁が変位し、最終的に擁壁倒壊に至りレーザー変位計で測定不能となるまで測定を継続した。図10(a)(b)は、設備最大の載荷まで擁壁は倒壊しなかったΛ型補強を除き、測定できた段階までの結果と、それより先を矢印と×印で示した。なお、測定できた段階までの荷重を以下「最大荷重」と称す。
[4 Model soil tank loading test results]
[4.1 Displacement of model earthen tank retaining wall]
At the start of the experiment, the laser displacement meter was installed perpendicular to the retaining wall and fixed to the earthen tank, but the angle gradually changed as the retaining wall was displaced. Therefore, assuming that the retaining wall maintains a straight line, Figure 10 (a) and (b) show the horizontal displacement corrected from the displacement of the upper and lower retaining walls, taking into account the angle between the laser displacement meter and the retaining wall. , summarized in Figure 10(c). FIG. 10(a) shows the displacement 5 mm below the upper end of the retaining wall, and FIG. 10(b) shows the displacement 5 mm above the lower end of the retaining wall. In this experiment, the retaining wall was displaced as the vertical load equivalent to the building load and the horizontal load assuming an earthquake force increased, and measurements were continued until the retaining wall finally collapsed and could no longer be measured with a laser displacement meter. Figures 10(a) and 10(b) show the results up to the stage where measurements were possible and the points beyond that with arrows and x marks, except for the Λ-type reinforcement in which the retaining wall did not collapse until the maximum load was applied to the equipment. Note that the load up to the point where it could be measured is hereinafter referred to as "maximum load."

図10(a)(b)に示すように最大荷重段階での擁壁の変位は、すべての補強タイプで、下段よりも上段の方が大きい。I型補強、II型千鳥補強の上段の水平変位は下段の約4倍と大きく、擁壁が全体的に水平移動しながら擁壁下端を中心として回転するような動きが見られた。一方、Λ型補強では、上段の水平変位は下段の約2倍であり、回転しながらの移動も少ない。また、I型補強及びII型千鳥補強では、鉛直荷重300N付近から擁壁の変位量は急激に大きくなり、擁壁上段の変位が30mm前後、下段では約8mmでともに最大荷重に達し、その後に倒壊した。Λ型補強において鉛直荷重と擁壁の水平変位量の関係を見ると、鉛直荷重300N付近まで擁壁変位量はほぼ直線的な増加であった。同じ荷重段階で比較すると、Λ型補強は、I型補強やII型千鳥補強より上段、下段ともに小さい変位量であった。なお、水平方向に加力せず鉛直荷重のみ載荷した実験(実験ケースCase0)を実施したが、鉛直荷重426.6Nの段階で擁壁が倒壊した。倒壊直前の擁壁上段と下段の変位差が2.74mm、倒壊前角度は約70.3度であった。これが本実験での擁壁倒壊のしきい値と考えられる。 As shown in FIGS. 10(a) and 10(b), the displacement of the retaining wall at the maximum load stage is larger in the upper stage than in the lower stage for all reinforcement types. The horizontal displacement of the upper stage of Type I reinforcement and Type II staggered reinforcement was about four times larger than that of the lower stage, and it was observed that the retaining wall as a whole moved horizontally and rotated around the lower end of the retaining wall. On the other hand, with Λ-type reinforcement, the horizontal displacement of the upper stage is approximately twice that of the lower stage, and the movement during rotation is also small. In addition, in type I reinforcement and type II staggered reinforcement, the displacement of the retaining wall increases rapidly from around a vertical load of 300 N, and both reach the maximum load when the displacement of the upper level of the retaining wall is around 30 mm, and the displacement of the lower level is approximately 8 mm, and then It collapsed. Looking at the relationship between the vertical load and the horizontal displacement of the retaining wall in the Λ-type reinforcement, the retaining wall displacement increased almost linearly until the vertical load was around 300N. When compared at the same loading stage, Λ-type reinforcement had smaller displacements in both the upper and lower stages than I-type reinforcement and II-type staggered reinforcement. In addition, although an experiment (experimental case Case 0) was conducted in which only a vertical load was applied without applying any force in the horizontal direction, the retaining wall collapsed at the stage of a vertical load of 426.6N. The difference in displacement between the upper and lower retaining walls immediately before collapse was 2.74 mm, and the angle before collapse was approximately 70.3 degrees. This is considered to be the threshold for retaining wall collapse in this experiment.

〔4.2 模型土槽擁壁の傾斜角〕
図11は鉛直荷重と擁壁の傾斜角との関係を示した。鉛直荷重231.9N付近で、I型補強とII型千鳥補強は先に示した水平方向の加力なしの擁壁傾斜角のしきい値70.3度を超える結果となった。しかし、無補強ではしきい値に達する前に擁壁が倒壊した。I型補強とII型千鳥補強は鉛直荷重の増加に伴い擁壁傾斜角のしきい値70.3度を超え、74.6度に達した後に倒壊した。I型補強とII型千鳥補強は補強材が配置されているため、補強体の効果でしきい値70.3度を超えても擁壁は倒壊しなかったと考えられる。
[4.2 Inclination angle of model earthen tank retaining wall]
Figure 11 shows the relationship between the vertical load and the inclination angle of the retaining wall. At around a vertical load of 231.9N, Type I reinforcement and Type II staggered reinforcement exceeded the threshold of 70.3 degrees for the retaining wall inclination angle without horizontal force applied previously. However, without reinforcement, the retaining wall collapsed before reaching the threshold. As the vertical load increased, Type I reinforcement and Type II staggered reinforcement exceeded the threshold of 70.3 degrees for the retaining wall inclination angle, and collapsed after reaching 74.6 degrees. Since reinforcing materials were placed in Type I reinforcement and Type II staggered reinforcement, it is thought that the retaining wall did not collapse even if the threshold of 70.3 degrees was exceeded due to the effect of the reinforcement.

図11の鉛直荷重と擁壁傾斜角の関係はΛ型補強のみ異なった傾向を示した。鉛直荷重341.1Nで擁壁傾斜角は約70.3度に達する結果となり、その後の擁壁傾斜の進行は他のケースと比較すると緩やかであった。実験装置の鉛直載荷限界である875Nの段階では、擁壁傾斜角は71.5度であった。一方、擁壁下段変位はI型補強とII型千鳥補強が倒壊した下段の変位8mmを超えて約9mmまで達しており、滑動はするものの倒壊には至らなかったと考えられる。I型補強とII型千鳥補強と同じく補強材がすべり土塊に抵抗することに加え、特に上部の土の動きに抵抗していると考えられる。 The relationship between vertical load and retaining wall inclination angle in Figure 11 showed a different tendency only for the Λ type reinforcement. With a vertical load of 341.1 N, the retaining wall inclination angle reached approximately 70.3 degrees, and the subsequent progression of the retaining wall inclination was gradual compared to other cases. At the stage of 875N, which is the vertical loading limit of the experimental equipment, the retaining wall inclination angle was 71.5 degrees. On the other hand, the displacement of the lower level of the retaining wall reached approximately 9 mm, exceeding the 8 mm displacement of the lower level where Type I reinforcement and Type II staggered reinforcement collapsed, and it is thought that although it slid, it did not collapse. As with type I reinforcement and type II staggered reinforcement, the reinforcement material is thought to resist the movement of the soil in particular in addition to resisting the sliding soil mass.

〔4.3 模型土槽載荷実験考察〕
鉛直最大荷重は、Λ型補強>II型千鳥補強>I型補強>無補強の順であり、荷重からみるとΛ型補強の補強効果が大きいと考えられる。
図10(a)(b)に示す鉛直荷重と擁壁変位の関係から、I型補強、II型千鳥補強は、両方とも粘りがあるような挙動に見えるが、両者に明確な差は見られていない。また、Λ型補強は、他の実験ケースより変位が抑えられ擁壁背面土が一体化となっているような状況が見られ、Λ型補強だけ挙動が違っている。
実験は支持力問題と土圧問題が複合していると考えられるが、補強材を抑止杭的に使用するのであれば、本実験は補強材の効果が確認できていると考える。
[4.3 Model soil tank loading experiment consideration]
The maximum vertical load is in the order of Λ-type reinforcement > II-type staggered reinforcement > I-type reinforcement > no reinforcement, and it is considered that the Λ-type reinforcement has a large reinforcing effect in terms of load.
From the relationship between vertical load and retaining wall displacement shown in Figures 10(a) and (b), type I reinforcement and type II staggered reinforcement both appear to have sticky behavior, but there is no clear difference between them. Not yet. In addition, in the Λ type reinforcement, the displacement was suppressed more than in the other experimental cases, and the soil behind the retaining wall appeared to be integrated, and only the Λ type reinforcement behaved differently.
It is thought that the experiment involved a combination of bearing capacity and earth pressure issues, but if the reinforcing material is used as a restraining pile, this experiment is considered to have confirmed the effectiveness of the reinforcing material.

〔5 2D画像相関法による土槽内地盤の挙動解析〕
〔5.1 計測概要〕
2D画像相関法とは、測定対象物体表面を図12(a)に示すようにデジタルカメラで撮影した画像を解析することにより、計測範囲全体にわたって変位とひずみを直接検出する方法である。デジタルカメラはアクリル正面から1.5m離れた位置と擁壁と載荷板の真上0.5mの2か所に据え付けた。デジタル画像は鉛直荷重の1段階ごと(約22kN)に擁壁が倒壊するまで、又は実験装置の最大荷重まで正面方向と真上から同時に撮影を行った。なお、図中の「X」、「Y」は後に示す解析画像の変位の方向を示す。
基本原理は、測定対象物体表面を撮影した変形前後の画像を比較し、変形前の物体表面の点が変形後に移動した場所を探し出すことで変位を求めるものである。その概念図を図12(b)に示す。移動した場所を探し出す方法として、まずアクリル板表面の砂の雲母等の有色粒子の散らばり方が、変形前後の特徴として保存される。そこで、サブセットと呼ばれる複数の画素からなる計算領域の変形前の輝度値分布(光強度分布)を求め、変形後の画像の中からそのサブセットと相関が高い輝度値分布を有する領域を検索することによって、サブセットの変位と移動した方向を決定する。検索結果は実画像に重ねて色分けしたコンター図がアウトプットされるが、ここでは補強方法ごとの比較を明瞭にするため、コンター図を取り出して表示した。
[5 Behavior analysis of the soil inside the earth tank using 2D image correlation method]
[5.1 Measurement overview]
The 2D image correlation method is a method of directly detecting displacement and strain over the entire measurement range by analyzing an image of the surface of the object to be measured taken with a digital camera as shown in FIG. 12(a). Digital cameras were installed at two locations: 1.5 m from the front of the acrylic and 0.5 m directly above the retaining wall and loading plate. Digital images were taken simultaneously from the front and directly above at each level of vertical load (approximately 22 kN) until the retaining wall collapsed or until the maximum load of the experimental equipment. Note that "X" and "Y" in the figure indicate the direction of displacement of the analysis image shown later.
The basic principle is to compare images taken of the surface of an object to be measured before and after deformation, and to find the location where a point on the object surface before deformation has moved after deformation, thereby determining displacement. A conceptual diagram thereof is shown in FIG. 12(b). To find out where the object has moved, first, the way colored particles such as sandy mica are scattered on the surface of the acrylic board is preserved as a characteristic before and after deformation. Therefore, the brightness value distribution (light intensity distribution) before deformation of a calculation area consisting of a plurality of pixels called a subset is determined, and an area having a brightness value distribution highly correlated with the subset is searched from the deformed image. Determine the displacement of the subset and the direction in which it moved. The search result outputs a color-coded contour map superimposed on the actual image, but in order to clearly compare each reinforcement method, the contour map is extracted and displayed here.

〔5.2 画像解析の精度〕
画像解析の精度確認のため、画像解析により求めた変位量とレーザー変位計との計測値を比較した。具体的には、画像解析用に白黒斑模様を描いた40mmの角パイプを、ボルトの回転により約0.4mmずつ押し出し、5mm程度まで変位させた。角パイプ先端付近を第一着目点、根元付近を第二着目点として変位量を求め、レーザー変位計の測定値と比較した。確認のため2回実験を行ったが、画像解析から求めた変位量は、レーザー変位計の測定値と比較するとやや大きい結果となったが、概ね相関している結果となった。画像解析により求めた変位量については、試験結果の定性的な比較のために用いることができると考えられる。
[5.2 Accuracy of image analysis]
To confirm the accuracy of image analysis, we compared the amount of displacement determined by image analysis with the value measured by a laser displacement meter. Specifically, a 40 mm square pipe with a black and white mottled pattern drawn thereon for image analysis was pushed out approximately 0.4 mm at a time by rotating a bolt, and was displaced to approximately 5 mm. The amount of displacement was determined with the first point of interest near the tip of the square pipe and the second point of interest near the base, and compared with the measured value of the laser displacement meter. We conducted two experiments to confirm the results, and although the amount of displacement determined from image analysis was slightly larger than the value measured by the laser displacement meter, the results were generally correlated. It is thought that the amount of displacement determined by image analysis can be used for qualitative comparison of test results.

〔5.3 画像解析による測定結果〕
図13は、無補強の擁壁が倒壊する直前の荷重時(鉛直荷重231.9N、水平荷重48.8N)において、土槽側面から撮影した画像を先に示した2D画像相関法により解析した水平方向の変位コンター図を示したものである。各補強材の設置位置を破線で描き加えている。
[5.3 Measurement results by image analysis]
Figure 13 shows an image taken from the side of the earthen tank when the unreinforced retaining wall was loaded just before it collapsed (vertical load 231.9N, horizontal load 48.8N), analyzed using the 2D image correlation method shown earlier. This figure shows a horizontal displacement contour diagram. The installation positions of each reinforcing material are indicated by broken lines.

無補強及び各補強タイプの変位コンター図をみると、載荷板直下から擁壁側に変位量を示す領域があり、地中になるほど変位量が小さくなる傾向が読みとれる。無補強の場合は比較的に等間隔の縞状に変位が分布しているが、これに対して補強材が配置されている場合は補強材を境にしてコンターの角度がほぼ水平になるように、補強材を境として変位分布が変化している。また、3.75mm以上で水平方向に変位している領域を比較すると、I型補強とII型千鳥補強との変位の差は大きくはないが、Λ型補強の場合は同じ鉛直荷重でありながら最大の水平変位は2.25mmと、Λ型補強が擁壁背面の土の動きを最も抑制していることがわかる。なお、擁壁の水平変位は擁壁頂点部分で比較すると無補強>I型補強≒II型千鳥補強>Λ型補強の順の変位量となっている。 Looking at the displacement contour diagrams for the unreinforced and each reinforcement type, there is an area that shows the amount of displacement from just below the loading plate to the retaining wall side, and it can be seen that the amount of displacement tends to decrease as it goes underground. In the case of no reinforcement, the displacement is distributed in a relatively evenly spaced stripe pattern, but on the other hand, when the reinforcement is placed, the angle of the contour becomes almost horizontal with the reinforcement as a boundary. In addition, the displacement distribution changes across the reinforcement material. In addition, when comparing the areas with horizontal displacement of 3.75 mm or more, the difference in displacement between type I reinforcement and type II staggered reinforcement is not large, but in the case of Λ type reinforcement, even though the vertical load is the same, The maximum horizontal displacement was 2.25 mm, indicating that the Λ type reinforcement suppressed the movement of the soil behind the retaining wall the most. In addition, when comparing the horizontal displacement of the retaining wall at the apex of the retaining wall, the amount of displacement is in the order of no reinforcement > I type reinforcement ≒ type II staggered reinforcement > Λ type reinforcement.

図14は無補強、I型補強、II型千鳥補強の場合は擁壁倒壊直前時、Λ型補強の場合は最大荷重時、の水平変位のコンター図を示したものである。ここで、載荷板直下に解析コンターが抜けている部分があるが、この部分は土粒子間の変形が大きく、結合を失い破壊している領域(塑性領域)を示している。また、図14に破線で示した補強材は、補強材先端が載荷初期と変わらないと仮定し、最終の補強材頭部の位置と結び加筆した。また、想定すべり線を実線で加筆した。
無補強の場合は、破壊している範囲は曲率の大きい円弧を描いて擁壁下端付近まで達していて、円弧すべり破壊の様相を示している。一方、補強材が設置された場合は、破壊された範囲が補強材の位置で止まっていて、補強材と擁壁の間には三角形の土塊が形成されている。この土塊の大きさを比較すると明らかにI型補強<II型千鳥補強<Λ型補強の関係にあり、図10に示す擁壁の補強効果と一致している。
Figure 14 shows contour diagrams of horizontal displacement immediately before the retaining wall collapses in the case of no reinforcement, type I reinforcement, and type II staggered reinforcement, and at the time of maximum load in the case of Λ type reinforcement. Here, there is a part directly below the loading plate where the analysis contour is missing, but this part indicates a region (plastic region) where the deformation between soil particles is large and the soil particles lose their bonds and are destroyed. Furthermore, the reinforcing material shown by the broken line in FIG. 14 was added to connect it to the final position of the reinforcing material head, assuming that the tip of the reinforcing material was unchanged from the initial stage of loading. In addition, the assumed slip line has been added as a solid line.
In the case of no reinforcement, the fractured area traced an arc with a large curvature and reached near the bottom end of the retaining wall, indicating an arcuate sliding failure. On the other hand, when reinforcing materials were installed, the destroyed area stopped at the location of the reinforcing materials, and a triangular clod of earth was formed between the reinforcing materials and the retaining wall. Comparing the sizes of these earth clods, it is clear that the relationship is I-type reinforcement < II-type staggered reinforcement < Λ-type reinforcement, which is consistent with the reinforcing effect of the retaining wall shown in Figure 10.

図15は先に示した土粒子の結合が失っていると思われる範囲を出力画像からトレースしたもので、鉛直荷重を加えるごとの推移を示したものである。
すべり線の角度はいずれもほぼ同様の傾斜で載荷板の山側端部から破壊領域が始まり、鉛直荷重を増すごとにこの破壊領域が下方へと進行していくが、補強材までで止まっている。また、先に示した補強材と擁壁の間にある土塊は、三角形の頂部から削られるように縮小し、さらに破壊領域が広がっている。このことから補強材が土塊を形成し、その土塊がすべり破壊の抵抗要素となっていることがわかる。なお、Λ型補強の載荷板は最終荷重時においては他の補強材の配置方法とは逆の方向に傾いている。これは擁壁が倒壊するまでに鉛直力(31.3kN/m)により支持力破壊していたと推測する。
FIG. 15 is a trace of the range where the bond between the soil particles described above is thought to have been lost, from the output image, and shows the transition each time a vertical load is applied.
The slope of the slip line is almost the same in all cases, and the failure area starts from the mountain side edge of the loading plate, and as the vertical load increases, this failure area progresses downward, but stops at the reinforcement material. . In addition, the soil mass between the reinforcement material and the retaining wall shown above has shrunk as if being scraped away from the top of the triangle, and the area of destruction has further expanded. This shows that the reinforcing material forms soil clods, and these soil clods serve as an element of resistance to sliding failure. Note that the loading plate of the Λ-type reinforcement is tilted in the opposite direction to the arrangement method of other reinforcements at the time of final load. This suggests that the supporting capacity of the retaining wall had been destroyed by the vertical force (31.3 kN/m 2 ) before it collapsed.

図16は擁壁倒壊まで(ただし、Λ型補強は最大荷重まで)の土槽内のある点の変位とその方向を、土槽横から見た軌跡を示したものである。無補強の場合は、擁壁倒壊直前までは擁壁斜め下が水平変位は最大であった。その後、擁壁倒壊時においては載荷板の山側端部から擁壁下端に向かった線に沿って大きく変位していて、周りと大きな差となっている。したがって、この位置が境界ですべり、擁壁下端付近から倒壊したと思われる。
一方、補強材が設置された場合の載荷板直下の軌道を見ると、Λ型補強の方がI型補強、II型千鳥補強と比較し鋭角に深い方向へと移動している。これは斜めに設置された補強材が抵抗となり、土粒子が下方に移動しているように観察される。しかし、I型補強、II型千鳥補強については、共に載荷板から擁壁側へ土粒子が移動している様子が観察されるが、補強材を通過しても変位量の変化は見られない。すなわち、補強材が載荷荷重による土の移動の抵抗にはならず、直接擁壁に水平力が働いたと思われる。また、I型補強、II型千鳥補強の場合は土槽表面に近いほど土の移動量は大きいが、Λ型補強の場合は土槽表面から擁壁高さの1/2強までほぼ同じ移動量となっている。上記のことから補強材の効果により、I型補強、II型千鳥補強の場合は擁壁下部付近に、Λ型補強の場合は擁壁背面に形成された土塊が抵抗となっているため、土の移動が抑制されているものと推測する。
Figure 16 shows the trajectory of the displacement and direction of a certain point in the earthen tank until the retaining wall collapses (up to the maximum load for Λ type reinforcement), as seen from the side of the earthen tank. In the case of no reinforcement, the horizontal displacement was greatest at the diagonal bottom of the retaining wall until just before the retaining wall collapsed. After that, when the retaining wall collapsed, there was a large displacement along the line from the mountain side end of the loading plate to the lower end of the retaining wall, resulting in a large difference from the surrounding area. Therefore, it is thought that this location was the boundary and the retaining wall slipped and collapsed from near the bottom end.
On the other hand, when looking at the trajectory directly under the loading plate when the reinforcing material is installed, the Λ type reinforcement moves deeper at an acute angle compared to the I type reinforcement and the II type staggered reinforcement. This appears to be caused by the diagonally installed reinforcement material acting as resistance and causing the soil particles to move downward. However, for both Type I reinforcement and Type II staggered reinforcement, it is observed that soil particles move from the loading plate to the retaining wall side, but no change in displacement is observed even after passing through the reinforcement material. . In other words, it seems that the reinforcement material did not act as a resistance to the movement of soil due to the applied load, and horizontal force acted directly on the retaining wall. In addition, in the case of I-type reinforcement and II-type staggered reinforcement, the amount of soil movement is larger as it gets closer to the soil tank surface, but in the case of Λ-type reinforcement, the movement is almost the same from the soil tank surface to just over 1/2 of the retaining wall height. The quantity is large. From the above, due to the effect of the reinforcing material, in the case of I-type reinforcement and II-type staggered reinforcement, the soil mass formed near the bottom of the retaining wall, and in the case of Λ-type reinforcement, the soil mass formed at the back of the retaining wall acts as resistance. It is assumed that the movement of the

さらに、図17にI型補強、II型千鳥補強、Λ型補強における変位とその方向を、土槽上から見た土粒子及び補強材の移動の軌跡で示す。ここでは、補強材の動きは破線で示している。また、図18に、それぞれの測定位置での平均値を示す。
上から見た土粒子及び補強材の移動は横から見た場合と同様、I型補強とII型千鳥補強では大きな差はみられないが、Λ型補強はI型補強とII型千鳥補強の1/2程度となっている。また、補強材間の土粒子の移動はI型補強とII型千鳥補強では補強材の変位量より小さいが、Λ型補強は補強材の変位量より大きくなっている。このことから、Λ型補強の補強材は土粒子の水平移動に、すなわち擁壁への水平力に対して抵抗していることが分かる。
Furthermore, FIG. 17 shows the displacement and its direction in I-type reinforcement, II-type staggered reinforcement, and Λ-type reinforcement as loci of movement of soil particles and reinforcing material as seen from above the soil tank. Here, the movement of the reinforcement is shown by dashed lines. Further, FIG. 18 shows the average values at each measurement position.
The movement of soil particles and reinforcement seen from above is the same as when viewed from the side, and there is no big difference between type I and type II staggered reinforcement, but in Λ type reinforcement, there is a difference between type I and type II staggered reinforcement. It is about 1/2. In addition, the movement of soil particles between reinforcements is smaller than the displacement of the reinforcement in I-type reinforcement and II-type staggered reinforcement, but it is larger than the displacement of the reinforcement in Λ-type reinforcement. This shows that the Λ-type reinforcement resists the horizontal movement of soil particles, that is, the horizontal force on the retaining wall.

以上、2D画像相関法による土槽内地盤の挙動解析から、擁壁の高さの1/2の距離に鉛直荷重とその0.2倍の水平荷重が作用した時、無補強で自立している擁壁は、本実験仕様で8.2kN/mと比較的小さい値の鉛直力でもすべり破壊を起こす。これに対して補強材が載荷板と擁壁の間に配置されている場合は、補強材が抵抗となってすべり破壊は起こらない。しかし、I型補強及びII型千鳥補強では、さらに鉛直力及び水平力が大きくなると、補強材の上端は周辺の土と動きに抵抗することなく、補強材のたわみに従って擁壁に水平力が負荷されることにより倒壊したと思われる。一方、Λ型補強は補強材のたわみは小さいことから、他の補強方法に比べて水平力に抵抗している力は大きく、また、深部まで、土の変位に差が少ないことから水平力は分散して擁壁に負荷しているため倒壊までに至らなかったと考察する。 As mentioned above, from the behavior analysis of the ground inside the earth tank using the 2D image correlation method, when a vertical load and a horizontal load of 0.2 times the vertical load are applied at a distance of 1/2 of the height of the retaining wall, the retaining wall can stand on its own without reinforcement. The retaining wall used in this experiment will undergo sliding failure even with a relatively small vertical force of 8.2 kN/m 2 under this experimental specification. On the other hand, if the reinforcing material is placed between the loading plate and the retaining wall, the reinforcing material will act as resistance and no sliding failure will occur. However, with type I and type II staggered reinforcement, when the vertical and horizontal forces become larger, the upper end of the reinforcement does not resist the movement of the surrounding soil, and the horizontal force is applied to the retaining wall according to the deflection of the reinforcement. It is thought that it collapsed due to On the other hand, in Λ-type reinforcement, the deflection of the reinforcing material is small, so the force resisting horizontal force is larger than that of other reinforcement methods, and since there is little difference in soil displacement up to the depths, horizontal force is It is considered that the load on the retaining wall was dispersed and did not cause it to collapse.

本発明では、建物の被害を防止することを目的の一つとしているため、基礎を模した載荷板の荷重-沈下曲線を画像解析により求めた。図19は画像解析より計測した載荷板中央部の沈下量と鉛直荷重の関係を示したものである。実験による擁壁上段及び下段変位の測定結果と同様、I型補強、II型千鳥補強は300N付近のピークを超えると変位は大きく増加し、Λ型補強は載荷が進んでも変曲点が確認できなかった。すなわち、I型補強及びII型千鳥補強は、明確な変曲点を示し、ピークを超えると大きく沈下した。一方、Λ型補強での沈下は直線的である。この結果より、Λ型補強は特に、擁壁への影響低減効果と合わせ、基礎(載荷板)の沈下軽減にも効果があることが分かった。 Since one of the purposes of the present invention is to prevent damage to buildings, the load-settlement curve of a loading plate imitating a foundation was determined by image analysis. FIG. 19 shows the relationship between the vertical load and the amount of subsidence at the center of the loading plate measured by image analysis. Similar to the experimental measurement results of the upper and lower retaining wall displacements, the displacement of I-type reinforcement and II-type staggered reinforcement increases significantly when it exceeds a peak around 300N, and the inflection point of Λ-type reinforcement cannot be confirmed even as loading progresses. There wasn't. In other words, Type I reinforcement and Type II staggered reinforcement showed a clear inflection point, and after exceeding the peak, they sank significantly. On the other hand, the settlement with Λ type reinforcement is linear. The results showed that Λ-type reinforcement is particularly effective in reducing the impact on retaining walls and in reducing foundation (loading plate) subsidence.

〔6 FEM試解析〕
〔6.1 FEM解析モデル〕
3次元弾塑性FEM解析モデルを用い、模型土槽実験を再現したモデルを作成した。模型地盤、擁壁を模したアルミブロック、載荷板(18cm×14cm×1cm)はソリッド要素、補強材(直径5mm、長さ60cm)は梁要素としてモデル化した。擁壁及び載荷板と地盤間の摩擦としてジョイント要素を作成している。境界条件は、底面は完全固定、側面は摩擦なしのローラー境界としている。
[6 FEM trial analysis]
[6.1 FEM analysis model]
Using a three-dimensional elastic-plastic FEM analysis model, we created a model that reproduced the model soil tank experiment. The model ground, an aluminum block imitating a retaining wall, and a loading plate (18 cm x 14 cm x 1 cm) were modeled as solid elements, and the reinforcement material (diameter 5 mm, length 60 cm) was modeled as a beam element. Joint elements are created as friction between the retaining wall, loading plate, and the ground. The boundary conditions are that the bottom is completely fixed and the sides are frictionless roller boundaries.

解析パラメータは実験に用いた豊浦標準砂の土質試験結果を基に定め、擁壁背面土はDr=30%、下部地盤はDr=50%の値を用いた。載荷板は鋼材、擁壁及び補強材はアルミニウムの値を適用している。解析に用いた材料パラメータを図20(a)に、擁壁及び載荷板と地盤の間のジョイント要素のパラメータを図20(b)に示す。また、補強材と地盤間にも同様に、図20(c)に示すパラメータのジョイント要素を作成した。法線剛性Kは水平地盤反力係数Kとして、せん断剛性K及び最大せん断力は補強材の引抜き試験結果から計算した値を用いた。 The analysis parameters were determined based on the soil test results of the Toyoura standard sand used in the experiment, and the value of Dr = 30% was used for the soil behind the retaining wall, and Dr = 50% for the lower ground. The loading plate is made of steel, and the retaining wall and reinforcement materials are made of aluminum. Figure 20(a) shows the material parameters used in the analysis, and Figure 20(b) shows the parameters of the joint elements between the retaining wall, the loading plate, and the ground. Similarly, a joint element with the parameters shown in FIG. 20(c) was created between the reinforcement material and the ground. The normal stiffness K n was the horizontal ground reaction force coefficient K h , and the shear stiffness K t and the maximum shear force were calculated from the results of the pull-out test of the reinforcing material.

〔6.2 解析方法〕
載荷板に模型実験と同等の鉛直荷重504N(20kN/m)、水平荷重約100Nを20ステップに分けて載荷し、各ケースの荷重と擁壁の変位量の関係について比較を行った。補強材の配置は実験と同様、無補強、I型補強、II型千鳥補強、Λ型補強の4ケースについて解析を実施した。
[6.2 Analysis method]
A vertical load of 504 N (20 kN/m 2 ) and a horizontal load of about 100 N, which are equivalent to those in the model experiment, were applied to the loading plate in 20 steps, and the relationship between the load and the displacement of the retaining wall in each case was compared. The reinforcement arrangement was the same as in the experiment, and analysis was conducted for four cases: no reinforcement, type I reinforcement, type II staggered reinforcement, and Λ type reinforcement.

〔6.3 解析結果〕
図21に擁壁上部及び下部の変位を抽出したグラフを示す。同じ荷重で比較すると実験結果と同様、補強材をΛ型に配置した場合の変位量が小さく、擁壁への影響が低減している結果となった。I型補強及びII型千鳥補強はやや補強効果が見られたが、変位量にあまり差がない結果となった。
各解析ケースについて、土槽をY方向の中央部で切断した断面の最終荷重段階の合成変位コンターを図22に示す。Λ型補強を他のケースと比較すると、擁壁方向への影響が小さくなっていることが読み取れる。
[6.3 Analysis results]
FIG. 21 shows a graph showing the displacement of the upper and lower parts of the retaining wall. When compared under the same load, similar to the experimental results, when the reinforcing materials were arranged in a Λ-shape, the amount of displacement was smaller and the effect on the retaining wall was reduced. Although type I reinforcement and type II staggered reinforcement had a slight reinforcing effect, there was not much difference in the amount of displacement.
For each analysis case, FIG. 22 shows the composite displacement contour at the final load stage of a cross section of the earthen tank cut at the center in the Y direction. Comparing the Λ type reinforcement with other cases, it can be seen that the influence on the retaining wall direction is smaller.

図23に変位コンター図と同じ断面から見た場合の、各補強タイプの塑性域図を示す。丸でプロットされた箇所が塑性化した要素を示している。塑性域は、無補強では塑性化した要素が擁壁まで達しており、これはI型補強及びII型千鳥補強も同様であった。一方、Λ型補強においては斜めに打設した補強材に沿った範囲で止まっている。また、無補強は載荷板から擁壁方向へ向かって滑るような挙動を示しており、これはI型補強及びII型千鳥補強も同様であった。Λ型補強においては、載荷板直下から補強材に沿うように塑性域が地盤下部へ伸びているため、擁壁方向への影響が少なくなったと推測できる。 FIG. 23 shows the plastic zone diagram of each reinforcement type when viewed from the same cross section as the displacement contour diagram. The areas plotted with circles indicate plasticized elements. In the plastic region, the plasticized elements reached the retaining wall without reinforcement, and this was also the case with type I reinforcement and type II staggered reinforcement. On the other hand, in the case of Λ-type reinforcement, the strength remains within the range along the diagonally placed reinforcement. In addition, the unreinforced specimen exhibited a sliding behavior from the loading plate toward the retaining wall, and this was also the case with the I-type reinforcement and the II-type staggered reinforcement. In the case of Λ-type reinforcement, the plastic region extends from just below the loading plate to the lower part of the ground along the reinforcing material, so it can be inferred that the effect on the retaining wall direction is reduced.

〔6.4 まとめ〕
FEM解析により、実験結果及び画像解析結果と同様、Λ型補強が最も有効な補強であることがわかった。
[6.4 Summary]
FEM analysis revealed that Λ-type reinforcement was the most effective reinforcement, similar to the experimental results and image analysis results.

〔7 設計法〕
〔7.1 従来の擁壁対策〕
〔7.1.1 安息角対策〕
既存擁壁の近傍に住宅を建築する際、住宅の荷重が作用しても擁壁の安全性に問題ないことを確認するには、擁壁及び背面地盤や支持地盤の調査・診断を行う必要がある。ただし、この作業にはかなりのコストや手間が掛かることから安全性の確認作業を断念し、擁壁が崩壊・変状しても建物に被害が及ばないような対策、いわゆる「安息角対策」を施すことが多い。
安息角対策の例としては、建物荷重が擁壁に作用(影響)しないように、深基礎、部分表層改良、柱状改良、鋼管杭等によって安息角ラインよりも下部の地盤に建物荷重を伝達する方法が採用される。
ただし、安息角対策は擁壁崩壊に伴う建物の倒壊は防止できるとしても、悪影響のないことを必ずしも保証するものではない。
[7 Design method]
[7.1 Conventional retaining wall measures]
[7.1.1 Measures against angle of repose]
When constructing a house near an existing retaining wall, it is necessary to investigate and diagnose the retaining wall, back ground, and supporting ground to confirm that there is no problem with the safety of the retaining wall even when the load of the house is applied. There is. However, since this work requires a considerable amount of cost and effort, we gave up on the safety confirmation work and took measures to prevent damage to the building even if the retaining wall collapses or deforms, so-called "angle of repose measures". is often applied.
Examples of angle of repose countermeasures include transmitting the building load to the ground below the angle of repose line using deep foundations, partial surface improvements, columnar improvements, steel pipe piles, etc. so that the building load does not act on (affect) the retaining wall. method is adopted.
However, even if angle of repose measures can prevent building collapse due to retaining wall collapse, it does not necessarily guarantee that there will be no negative effects.

〔7.1.2 宅地擁壁と建物の安全性を確保する対策〕
既存擁壁の安全性を高めるための補強対策の例としては、(1)背面地盤を軽量土で置換又は固化、(2)地すべり抑止杭、補強土工法として、(3)ソイルネイリング+法枠工、(4)ルートパイルなど様々な工法がある。
ただし、従来の工法では、施工時における擁壁の安全性、施工スペースの確保、施工機械の制約、工事コストなどの課題があり、小規模の宅地擁壁への採用はかなり難しい。
そのため、既存宅地擁壁の耐震化が進んでいないのが現状である。
[7.1.2 Measures to ensure the safety of residential land retaining walls and buildings]
Examples of reinforcement measures to increase the safety of existing retaining walls include (1) replacing or solidifying the back ground with lightweight soil, (2) using landslide prevention piles and reinforced earthwork methods, and (3) soil nailing + slope framework. There are various construction methods such as (4) root pile.
However, with conventional construction methods, there are issues such as safety of the retaining wall during construction, securing construction space, restrictions on construction machinery, and construction costs, making it quite difficult to apply it to retaining walls on small-scale residential lots.
As a result, there is currently no progress in making existing residential retaining walls earthquake resistant.

〔7.2 既存宅地擁壁の補強対策の提案〕
〔7.2.1 補強対策の考え方〕
本実施形態の補強工法は主にブロック積擁壁を対象とし、後述するように、地すべり抑止杭の考え方を応用したものである。その原理はブロック積擁壁の背面地盤に特殊メッキにより防食処理を施した単管パイプを所定の深度まで鉛直又は斜めに回転貫入し、単管パイプの曲げ強度やせん断強度及び地すべり線より下部地盤まで根入れした単管パイプ前面地盤の受働抵抗によって地すべりに対する安全率(抵抗力)を高めて、常時及び地震時における安全性(必要安全率)を確保しようとするものである。
この補強により擁壁の安全性を高めることは言うまでもないが、擁壁背面地盤に建物を建築しても(建物荷重が作用しても)常時及び地震時における必要安全率を確保できるような、一種の安息角対策も兼ねるものとする。
図1~図6に提案する補強対策のイメージ図を示すが、パイプ2(単管パイプ)を鉛直に設置するII型タイプの地盤補強構造1(図1、図3、図4)と互いに向かうように斜めに設置するΛ型タイプの地盤補強構造1(図2、図5、図6)の2タイプが考えられる。それぞれの地すべり抵抗メカニズムを図24に示す。
[7.2 Proposal for reinforcement measures for existing residential property retaining walls]
[7.2.1 Concept of reinforcement measures]
The reinforcement method of this embodiment is mainly aimed at block retaining walls, and applies the concept of landslide prevention piles, as will be described later. The principle is that a single pipe treated with anti-corrosion treatment by special plating is rotated vertically or diagonally penetrated into the back ground of a block retaining wall to a predetermined depth, and the bending strength and shear strength of the single pipe and the ground below the landslide line are measured. The objective is to increase the safety factor (resistance) against landslides by using the passive resistance of the ground in front of the single pipe, which is deeply embedded, and to ensure safety (required safety factor) both at all times and during earthquakes.
It goes without saying that this reinforcement increases the safety of the retaining wall, but even if a building is constructed on the ground behind the retaining wall (even if the building load is applied), it is possible to ensure the necessary safety factor at all times and during earthquakes. It also serves as a kind of angle of repose measure.
Figures 1 to 6 show conceptual diagrams of the proposed reinforcement measures, and the pipe 2 (single pipe) is installed vertically with type II type ground reinforcement structure 1 (Figures 1, 3, and 4) facing toward each other. Two types of ground reinforcement structure 1 (Fig. 2, Fig. 5, Fig. 6) can be considered: the Λ type ground reinforcement structure 1 (Fig. 2, Fig. 5, and Fig. 6), which is installed diagonally on the ground. The respective landslide resistance mechanisms are shown in Figure 24.

II型タイプの地盤補強構造1は、パイプ2(単管パイプ)を鉛直に設置し、想定される地すべり線より上部(移動層)の土圧(滑動力)に対してパイプ2の曲げ・せん断抵抗とすべり線より下部(不動層)まで根入れした単管パイプ前面地盤の受働抵抗によって地すべり抑止力を高めるものである。この際、パイプ前面の移動層の抵抗は考慮しない。
II型タイプの地盤補強構造1は、形状がシンプルで設計・施工も容易であるが、パイプ2(単管パイプ)は径48.6mmと極細径であるため曲げ強度が高くなく、見付け高さ2mを超える擁壁への適用は難しい(パイプ間隔Wやパイプ列数nが現実離れ)。
Type II ground reinforcement structure 1 has a pipe 2 (single pipe) installed vertically, and bends and shears the pipe 2 against the earth pressure (sliding force) above the assumed landslide line (moving layer). Landslide prevention is enhanced by the resistance and passive resistance of the ground in front of the single pipe, which is embedded below the slip line (immobile layer). At this time, the resistance of the moving layer in front of the pipe is not considered.
Type II type ground reinforcement structure 1 has a simple shape and is easy to design and construct, but the pipe 2 (single pipe) has an extremely small diameter of 48.6 mm, so its bending strength is not high, and the finding height is It is difficult to apply to retaining walls exceeding 2 m (pipe spacing W and number of pipe rows n are unrealistic).

Λ型タイプの地盤補強構造1は、II型タイプの弱点を補うために考案したもので、互いに向かうように斜めに設置したパイプ2のうち、谷側パイプ及び山側パイプには、それぞれ以下の役割を分担させるものとする。
谷側パイプ:滑動力に対する曲げ・せん断抵抗要素として作用する。
山側パイプ:引抜き抵抗Rの谷側パイプに対する直角成分Rが谷側パイプのすべり抵抗要素として作用する。
この配置により谷側パイプに作用する水平力が減少するので、谷側パイプに生じる曲げモーメントやせん断力を低減させることができる。
Λ型タイプの地盤補強構造1は、II型タイプより施工はやや複雑になるが、パイプ間隔Wやパイプ列数nを合理化できるメリットがある。
The Λ type ground reinforcement structure 1 was devised to compensate for the weaknesses of the type II type, and among the pipes 2 installed diagonally toward each other, the valley side pipe and the mountain side pipe each have the following roles. shall be shared.
Valley side pipe: Acts as a bending/shearing resistance element against sliding force.
Mountain side pipe: The perpendicular component RH of the pull-out resistance Rt with respect to the valley side pipe acts as a slip resistance element for the valley side pipe.
Since this arrangement reduces the horizontal force acting on the valley side pipe, it is possible to reduce the bending moment and shear force generated on the valley side pipe.
Although the construction of the Λ type ground reinforcement structure 1 is slightly more complicated than that of the II type, it has the advantage of being able to rationalize the pipe spacing W and the number of pipe rows n.

〔7.2.2 地すべり抑止杭の考え方〕
地すべり抑止杭には、「せん断杭」と「抑え杭」の考え方がある。今回提案する補強対策は、安全性に配慮し「抑え杭」の考え方と設計法を準用する。
せん断杭は、すべり面での杭のせん断抵抗力のみで地すべりに対する安定化を図ろうとする考え方で設計する。せん断杭を採用できるのは、杭前面地盤の受働領域を十分確保できることが条件となる。杭に発生する曲げモーメントを考慮した抑え杭に比べて危険側の設計になることが多い。
抑え杭は、すべり面より上方の杭を片持ち梁として扱う考え方で設計する。つまり、杭谷側の移動層による抵抗力を期待できないものとして設計する。地すべり抑止杭の設計法として一般的に採用されている。せん断杭に比べると安全側ではあるが、杭のせん断耐力は満足していても曲げ耐力がネックとなり、杭の曲げ強度を高めたり設置間隔を狭めたりする必要がある。
[7.2.2 Concept of landslide prevention piles]
There are two ways of thinking about landslide prevention piles: ``shear piles'' and ``retaining piles.'' The reinforcement measures proposed this time apply the concept and design method of "holding piles" in consideration of safety.
Shear piles are designed based on the concept of stabilizing against landslides using only the pile's shear resistance on the sliding surface. The use of shear piles is only possible if a sufficient passive area of the ground in front of the piles can be secured. They are often designed on the more dangerous side than restraint piles, which take into account the bending moment generated in the piles.
The restraining piles are designed based on the idea that the pile above the sliding surface is treated as a cantilever beam. In other words, it is designed so that no resistance is expected from the moving layer on the Kuilei side. It is generally adopted as a design method for landslide prevention piles. Although they are safer than shear piles, even if the shear strength of the piles is satisfactory, the bending strength becomes a bottleneck, so it is necessary to increase the bending strength of the piles or narrow the installation interval.

〔7.2.3 抑え杭の設計法〕
本実施形態の設計法では、以下の4項目について照査・検討する。
(1)曲げモーメント(応力度)の照査
…杭の最大曲げモーメント(応力度)が許容曲げモーメント(応力度)を下回るか
(2)せん断(応力度)の照査
…杭の最大せん断力(応力度)が許容せん断力(応力度)を下回るか
(3)必要根入れ長の計算
…杭として水平力に抵抗可能な不動層への根入れ深さの計算
(4)根入れ地盤の降伏破壊の検討
…杭の根入れ部前面地盤の受働土圧が杭の作用水平力を上回るか
なお、上記4項目に加えて、水平変位量の照査(杭の頭部に発生する水平変位量が許容変位量を下回るか)を行うようにしてもよい。
[7.2.3 Design method for restraining piles]
In the design method of this embodiment, the following four items are checked and considered.
(1) Checking the bending moment (stress degree)...Is the maximum bending moment (stress degree) of the pile less than the allowable bending moment (stress degree)?(2) Checking the shear (stress degree)...The maximum shear force (stress degree) of the pile (3) Calculation of required embedment length ... Calculation of embedment depth into immovable layer that can resist horizontal force as a pile (4) Yield failure of embedment ground Consider whether the passive earth pressure in the ground in front of the pile penetration exceeds the acting horizontal force of the pile. In addition to the above four items, check the amount of horizontal displacement (whether the amount of horizontal displacement generated at the head of the pile is allowable). (below the amount of displacement).

〔7.2.4 補強対策の設計フロー〕
本実施形態の補強対策の設計フローを図25に示す。すなわち、図25を用いて本実施形態における地盤補強構造1の設計方法の一例を説明する。
まず、擁壁背面地盤10の地盤調査や土質試験を行う(ステップS1)。具体的には、地盤調査として、例えばSPT試験(標準貫入試験)やSWS試験(スクリューウエイト貫入試験)を行う。また、土質試験として、例えば一軸圧縮試験や三軸圧縮試験を行う。
次いで、現況安全率を0.95~1.00と設定する(ステップS2)。具体的には、例えば、現況安全率を0.95~1.00と設定し、その後、すべり面強度(c,φ)のうち、粘着力C,CをステップS1の試験結果等(例えばすべりの平均層厚)から推定して、逆計算により内部摩擦角φ,φを算出する。あるいは、経験値やN値から内部摩擦角φ,φを推定して、粘着力C,Cを逆算するようにしてもよい。
[7.2.4 Design flow of reinforcement measures]
FIG. 25 shows a design flow for the reinforcement measures of this embodiment. That is, an example of the design method of the ground reinforcement structure 1 in this embodiment will be explained using FIG. 25.
First, a ground investigation and a soil test are performed on the ground 10 behind the retaining wall (step S1). Specifically, as a ground investigation, for example, an SPT test (standard penetration test) or an SWS test (screw weight penetration test) is performed. In addition, as a soil test, for example, a uniaxial compression test or a triaxial compression test is performed.
Next, the current safety factor is set to 0.95 to 1.00 (step S2). Specifically, for example, the current safety factor is set to 0.95 to 1.00, and then, among the slip surface strengths (c, φ), the adhesion forces C 1 and C 2 are calculated using the test results in step S1 ( For example, the internal friction angles φ 1 and φ 2 are calculated by inverse calculation based on the average layer thickness of slip. Alternatively, the internal friction angles φ 1 and φ 2 may be estimated from the empirical values and the N value, and the adhesive forces C 1 and C 2 may be back calculated.

次いで、例えば図26に示すように、地盤定数を設定する(ステップS3)。具体的には、例えば、ステップS1の試験結果(及びステップS2の算出結果)等に基づいて、移動層の地盤定数として粘着力C、内部摩擦角φ、単位体積重量γを設定(入力)するとともに、不動層の地盤定数として粘着力C、内部摩擦角φ、単位体積重量γ、N値、ヤング率Eを設定(入力)する。
すなわち、ステップS1(及びステップS2)は、ステップS3において設定する地盤定数を求めるための処理である。したがって、ステップS1において行う試験(地盤調査、土質試験)は、ステップS3において設定する地盤定数を求めることができる試験であれば、上述の試験に限られるものではない。
Next, as shown in FIG. 26, for example, a ground constant is set (step S3). Specifically, for example, based on the test results in step S1 (and the calculation results in step S2), the adhesive force C 1 , the internal friction angle φ 1 , and the unit volume weight γ 1 are set as the ground constants of the moving layer ( At the same time, the adhesive force C 2 , internal friction angle φ 2 , unit volume weight γ 2 , N value, and Young's modulus E 0 are set (input) as ground constants of the immobile layer.
That is, step S1 (and step S2) is a process for determining the ground constant set in step S3. Therefore, the test (ground investigation, soil test) performed in step S1 is not limited to the above-mentioned test as long as it can determine the ground constant set in step S3.

次いで、例えば図27に示すように、常時及び地震時に対する円弧すべり計算を行う(ステップS4)。具体的には、例えば、ステップS3で設定した地盤定数等に基づいて、常時に対する円弧すべり計算を行って、常時の最小安全率(現況安全率)Fsmin、常時の最小安全率Fsminとなる円弧半径r、常時の最小安全率Fsminとなる滑動モーメントM等を求める。また、ステップS3で設定した地盤定数等に基づいて、地震時に対する円弧すべり計算を行って、地震時の最小安全率(現況安全率)Fsmin、地震時の最小安全率Fsminとなる円弧半径r、地震時の最小安全率Fsminとなる滑動モーメントM等を求める。なお、本実施形態では、地震時の水平震度khをkh=0.25とするが、これに限られるものではない。 Next, as shown in FIG. 27, for example, circular arc slip calculations are performed for normal conditions and during earthquakes (step S4). Specifically, for example, based on the ground constant etc. set in step S3, a circular arc slip calculation is performed for the constant state, and the constant minimum safety factor (current safety factor) Fs min and the constant minimum safety factor Fs min are obtained. Find the arc radius r, the sliding moment M S that gives the constant minimum safety factor Fs min , etc. In addition, based on the ground constant etc. set in step S3, arc slip calculation for earthquakes is performed, and the minimum safety factor (current safety factor) Fs min for earthquakes and the arc radius that provides the minimum safety factor for earthquakes Fs min are calculated. r, the sliding moment M S that gives the minimum safety factor Fs min during an earthquake, etc. are determined. In addition, in this embodiment, the horizontal seismic intensity kh at the time of an earthquake is set to kh=0.25, but it is not limited to this.

その後、例えば図28に示すように、必要抑止力Pを算出する。
具体的には、常時の最小安全率Fsminとなる滑動モーメントMと、常時の最小安全率Fsminとなる円弧半径rと、に基づいて常時の最小安全率Fsminとなるすべり力(滑動力)Tを算出した後に、常時の必要安全率Fsと、常時の最小安全率Fsminと、常時の最小安全率Fsminとなるすべり力Tと、に基づいて常時の必要抑止力(不足抵抗力)Pを算出する。なお、本実施形態では、常時の必要安全率FsをFs=1.50とするが、これに限られるものではない。
Thereafter, as shown in FIG. 28, for example, the necessary deterrent force P r is calculated.
Specifically, the sliding force (sliding force) that provides the minimum safety factor Fs min at all times is calculated based on the sliding moment MS that provides the minimum safety factor Fs min at all times, and the arc radius r that provides the minimum safety factor Fs min at all times. Power) After calculating T S , the always required deterrent force is calculated based on the always required safety factor Fs n , the always minimum safety factor Fs min , and the slip force T S that makes the always minimum safety factor Fs min . (Insufficient resistance force) P r is calculated. In addition, in this embodiment, the constant required safety factor Fs n is set to Fs n =1.50, but it is not limited to this.

また、地震時の最小安全率Fsminとなる滑動モーメントMと、地震時の最小安全率Fsminとなる円弧半径rと、に基づいて地震時の最小安全率Fsminとなるすべり力(滑動力)Tを算出した後に、地震時の必要安全率Fsと、地震時の最小安全率Fsminと、地震時の最小安全率Fsminとなるすべり力Tと、に基づいて地震時の必要抑止力(不足抵抗力)Pを算出する。なお、本実施形態では、地震時の必要安全率FsをFs=1.00とするが、これに限られるものではない。
また、本実施形態では、ステップS4において常時及び地震時に対する円弧すべり計算を行って必要抑止力Pを求めるが、これに限られるものではなく、ステップS4においては常時及び地震時に対する直線すべり計算を行って必要抑止力Pを求めてもよい。
In addition, the sliding force (sliding force) that provides the minimum safety factor Fs min during an earthquake is calculated based on the sliding moment M S that provides the minimum safety factor Fs min during an earthquake, and the arc radius r that provides the minimum safety factor Fs min during an earthquake. After calculating the power) TS , calculate the required safety factor during an earthquake based on the required safety factor Fs n , the minimum safety factor Fs min during an earthquake, and the slip force T S that makes the minimum safety factor Fs min during an earthquake. Calculate the necessary deterrent force (insufficient resistance force) P r . In addition, in this embodiment, the required safety factor Fs n in the event of an earthquake is set to Fs n =1.00, but it is not limited to this.
In addition, in the present embodiment, in step S4, circular arc slip calculations are performed both at normal times and during earthquakes to obtain the required deterrent force P r ; however, the present invention is not limited to this, and in step S4, linear slip calculations are performed at all times and during earthquakes. The necessary deterrent force P r may also be obtained by performing the following.

次いで、例えば図29に示すように、パイプ2の材質と寸法と強度特性を設定する(ステップS5)。具体的には、例えば、パイプ2の材質と、パイプ2の寸法として直径(杭径)D、肉厚t、断面積Aと、パイプ2の強度特定として基準強度F、許容曲げ応力度σa、許容せん断応力度τa、断面2次モーメントI、断面係数Z、ヤング率Eと、を設定(入力)する。
本実施形態では、パイプ2として、一般構造用炭素鋼鋼管(JIS G 3444 STK500)を用いるので、図29に示すように、ステップS5においては、一般構造用炭素鋼鋼管の材質と寸法と強度特性を設定する。なお、パイプ2は、一般構造用炭素鋼鋼管に限られるものではない。
Next, as shown in FIG. 29, for example, the material, dimensions, and strength characteristics of the pipe 2 are set (step S5). Specifically, for example, the material of the pipe 2, the diameter (pile diameter) D, wall thickness t, and cross-sectional area A as the dimensions of the pipe 2, the reference strength F, the allowable bending stress degree σa, and the strength specification of the pipe 2, The allowable shear stress degree τa, the second moment of area I, the section modulus Z, and the Young's modulus E are set (input).
In this embodiment, a general structural carbon steel pipe (JIS G 3444 STK500) is used as the pipe 2, so as shown in FIG. 29, in step S5, the material, dimensions, and strength characteristics of the general structural carbon steel pipe are determined. Set. Note that the pipe 2 is not limited to a general structural carbon steel pipe.

次いで、例えば図30、図31に示すように、パイプ2の配置等を仮定する(ステップS6)。具体的には、例えば、パイプ間隔(杭間隔)Wとパイプ列数(杭列)nとパイプ相互角度2αを仮定する。II型タイプの場合は、パイプ相互角度2αを2α=0と仮定(設定)する。
なお、本実施形態では、II型タイプの地盤補強構造1において、補強ユニット4Aを複数設ける場合(すなわちパイプ列数nが2以上である場合)に、補強ユニット4A同士の間隔J(m)をJ=0.25とするが、これに限られるものではない。
また、本実施形態では、Λ型タイプの地盤補強構造1において、補強ユニット4Bを複数設ける場合(すなわちパイプ列数nが2以上である場合)に、補強ユニット4B同士の間隔J(m)をJ=0.25とするが、これに限られるものではない。
Next, as shown in FIGS. 30 and 31, for example, the arrangement of the pipes 2 is assumed (step S6). Specifically, for example, it is assumed that the pipe interval (pile interval) W, the number of pipe rows (pile rows) n, and the mutual pipe angle 2α. In the case of type II, the pipe mutual angle 2α is assumed (set) to be 2α=0.
In addition, in this embodiment, in the type II type ground reinforcement structure 1, when a plurality of reinforcement units 4A are provided (that is, when the number n of pipe rows is 2 or more), the interval J (m) between the reinforcement units 4A is J=0.25, but is not limited to this.
Furthermore, in this embodiment, in the Λ type ground reinforcement structure 1, when a plurality of reinforcement units 4B are provided (that is, when the number n of pipe rows is 2 or more), the interval J (m) between the reinforcement units 4B is J=0.25, but is not limited to this.

その後、例えば図30、図31に示すように、仮定したパイプ間隔W、パイプ列数n及びパイプ相互角度2αと、パイプ2の許容引抜抵抗Rtと、ステップS4で算出した必要抑止力Pと、ステップS4におけるすべり計算等によって得られたすべり面12の傾斜角θと、に基づいてパイプ2の荷重条件を算出する。本実施形態では、パイプ2の許容引抜抵抗RtをRt=Ru/3(Ru:パイプ2の極限引張力)とするが、これに限られるものではない。
具体的には、パイプ2の荷重条件として、パイプ1本あたりの負担水平力H’と、パイプ1本あたりの負担鉛直力V’と、を算出する。すなわち、必要抑止力Prと、傾斜角θと、パイプ相互角度2αと、に基づいて単位幅あたりの負担水平力Huを算出した後に、当該算出した単位幅あたりの負担水平力Huと、パイプ間隔Wと、パイプ列数nと、パイプ2の許容引抜抵抗Rtと、パイプ相互角度2αと、に基づいてパイプ1本あたりの負担水平力H’を算出する。また、必要抑止力Prと、傾斜角θと、パイプ相互角度2αと、パイプ間隔Wと、パイプ列数nと、パイプ2の許容引抜抵抗Rtと、に基づいてパイプ1本あたりの負担鉛直力V’を算出する。
After that, as shown in FIGS. 30 and 31, for example, the assumed pipe spacing W, the number of pipe rows n, and the pipe mutual angle 2α, the allowable pull-out resistance Rt of the pipe 2, and the required deterrent force P r calculated in step S4 are determined. , the inclination angle θ of the slip surface 12 obtained by the slip calculation in step S4, and the load condition of the pipe 2 is calculated. In the present embodiment, the allowable pulling resistance Rt of the pipe 2 is set to Rt=Ru/3 (Ru: ultimate tensile force of the pipe 2), but is not limited to this.
Specifically, as the load conditions for the pipe 2, a horizontal force H' to be borne by each pipe and a vertical force V' to be borne by each pipe are calculated. That is, after calculating the burden horizontal force Hu per unit width based on the required deterrent force Pr, the inclination angle θ, and the pipe mutual angle 2α, the calculated burden horizontal force Hu per unit width and the pipe interval are calculated. The burden horizontal force H' per pipe is calculated based on W, the number n of pipe rows, the allowable pulling resistance Rt of the pipe 2, and the mutual pipe angle 2α. In addition, the vertical force to be borne per pipe is determined based on the required deterrent force Pr, the inclination angle θ, the pipe mutual angle 2α, the pipe interval W, the number of pipe rows n, and the allowable pulling resistance Rt of the pipe 2. Calculate V'.

また、ステップS6では、ステップS4で設定した擁壁20の見え高hと、パイプ2の埋込み長Ld(m)と、に基づいてパイプ2の有効長Leを算出する。本実施形態では、擁壁背面地盤10の上面(天端)からパイプ2の上端までの距離であるパイプ2の埋込み長(空打ち深さ)LdをLd=0.5とするが、これに限られるものではない。
また、ステップS6では、パイプ2の許容引抜抵抗Rtと、パイプ相互角度2αと、パイプ2の有効長Leと、単位幅あたりの負担水平力Huと、パイプ間隔Wと、パイプ列数nと、パイプ1本あたりの負担水平力H’と、に基づいて合力の作用点高さLs’を算出する。本実施形態では、算出した合力の作用点高さLs’の値が0未満である場合には、算出した値の代わりに、代用値(例えば0.01)を合力の作用点高さLs’として設定するが、これに限られるものではない。
Further, in step S6, the effective length Le of the pipe 2 is calculated based on the apparent height h of the retaining wall 20 set in step S4 and the embedded length Ld (m) of the pipe 2. In this embodiment, the embedding length (dry casting depth) Ld of the pipe 2, which is the distance from the upper surface (top) of the retaining wall rear ground 10 to the upper end of the pipe 2, is set to Ld=0.5. It is not limited.
In addition, in step S6, the allowable pulling resistance Rt of the pipe 2, the mutual pipe angle 2α, the effective length Le of the pipe 2, the burden horizontal force Hu per unit width, the pipe interval W, the number n of pipe rows, The height Ls' of the point of application of the resultant force is calculated based on the horizontal force H' per pipe. In this embodiment, if the value of the calculated height Ls' of the point of application of the resultant force is less than 0, a substitute value (for example, 0.01) is used instead of the calculated value as the height Ls' of the point of application of the resultant force. However, it is not limited to this.

次いで、例えば図32に示すように、水平地盤反力係数kとパイプ2の特性値βを計算する(ステップS7)。
具体的には、係数αと、ステップS3で設定した不動層のヤング率Eと、ステップS5で設定したパイプ2の直径Dと、に基づいて水平地盤反力係数kを算出する。本実施形態では、不動層が粘性土である場合には係数αをα=60とし、不動層が砂質土である場合には係数αをα=80とするが、これに限られるものではない。
また、当該算出した水平地盤反力係数kと、ステップS5で設定したパイプ2の直径D、ヤング率E及び断面2次モーメントIと、に基づいてパイプ2の特性値βを算出する。
Next, as shown in FIG. 32, for example, the horizontal ground reaction force coefficient kh and the characteristic value β of the pipe 2 are calculated (step S7).
Specifically, the horizontal ground reaction force coefficient k h is calculated based on the coefficient α, the Young's modulus E 0 of the immobile layer set in step S3, and the diameter D of the pipe 2 set in step S5. In this embodiment, when the immovable layer is clayey soil, the coefficient α is set to α=60, and when the immobile layer is sandy soil, the coefficient α is set to α=80, but it is not limited to this. do not have.
Further, the characteristic value β of the pipe 2 is calculated based on the calculated horizontal ground reaction force coefficient kh and the diameter D, Young's modulus E, and second moment of area I of the pipe 2 set in step S5.

次いで、例えば図33、図34に示すように、最大曲げモーメントMmaxと最大せん断力Smaxを計算する(ステップS8)。
具体的には、ステップS7で算出したパイプ2の特性値βと、ステップS6で算出した合力の作用点高さLs’と、に基づいて最大曲げモーメント発生深さLmを算出した後に、当該算出した最大曲げモーメント発生深さLmと、ステップS6で算出したパイプ1本あたりの負担水平力H’と、ステップS7で算出したパイプ2の特性値βと、ステップS6で算出した合力の作用点高さLs’と、に基づいて最大曲げモーメントMmaxを算出する。Λ型タイプの場合は、ステップS8において、最大曲げモーメントMmax(不動層部における最大曲げモーメントMmax)に加えて、移動層部における最大曲げモーメントMmax1も求める。
また、ステップS7で算出したパイプ2の特性値βと、ステップS6で算出した合力の作用点高さLs’と、に基づいて不動層部における最大せん断力発生深さLs2を算出した後に、当該算出した最大せん断力発生深さLs2と、ステップS6で算出したパイプ1本あたりの負担水平力H’と、ステップS7で算出したパイプ2の特性値βと、ステップS6で算出した合力の作用点高さLs’と、に基づいて不動層部における最大せん断力Smax2を算出する。そして、移動層部における最大せん断力Smax1(すなわち、ステップS6で算出したパイプ1本あたりの負担水平力H’)と、不動層部における最大せん断力Smax2と、を比較して大きい方を最大せん断力Smaxとして設定する。
Next, as shown in FIGS. 33 and 34, for example, the maximum bending moment Mmax and the maximum shearing force Smax are calculated (step S8).
Specifically, after calculating the maximum bending moment generation depth Lm based on the characteristic value β of the pipe 2 calculated in step S7 and the height Ls' of the point of application of the resultant force calculated in step S6, the maximum bending moment generation depth Lm, the horizontal force H' to be borne per pipe calculated in step S6, the characteristic value β of pipe 2 calculated in step S7, and the height of the point of application of the resultant force calculated in step S6. The maximum bending moment Mmax is calculated based on Ls'. In the case of the Λ type, in step S8, in addition to the maximum bending moment Mmax (maximum bending moment Mmax in the stationary layer part), the maximum bending moment Mmax1 in the moving layer part is also determined.
Further, after calculating the maximum shear force generation depth Ls2 in the immovable layer based on the characteristic value β of the pipe 2 calculated in step S7 and the height Ls' of the point of application of the resultant force calculated in step S6, The calculated maximum shear force generation depth Ls2, the horizontal force H' per pipe calculated in step S6, the characteristic value β of the pipe 2 calculated in step S7, and the point of action of the resultant force calculated in step S6. The maximum shear force Smax2 in the immovable layer portion is calculated based on the height Ls'. Then, the maximum shear force Smax1 in the moving layer section (that is, the horizontal force H' borne per pipe calculated in step S6) and the maximum shear force Smax2 in the stationary layer section are compared, and the larger one is determined as the maximum shear. Set as the force Smax.

次いで、例えば図35、図36に示すように、曲げ応力とせん断応力の照査を行う(ステップS9)。
具体的には、ステップS8で算出した最大曲げモーメントMmaxと、ステップS5で設定したパイプ2の断面係数Zと、ステップS6で算出したパイプ1本あたりの負担鉛直力V’と、ステップS5で設定したパイプ2の断面積Aと、に基づいて曲げ縁応力度σbを算出し、当該算出した曲げ縁応力度σbがステップS5で設定したパイプ2の許容曲げ応力度σaよりも小さいという第一条件を満たすか否か判定する。Λ型タイプの場合は、移動層部における最大曲げモーメントMmax1を用いて移動層部における曲げ縁応力度σb1を算出するとともに、最大曲げモーメントMmax(不動層部における最大曲げモーメントMmax)を用いて不動層部における曲げ縁応力度σb2を算出して、当該算出した曲げ縁応力度σb1,σb2のうち大きい方がパイプ2の許容曲げ応力度σaよりも小さいか否か判定する。
また、応力集中係数κと、ステップS8で設定した最大せん断力Smaxと、ステップS5で設定したパイプ2の断面積Aと、に基づいてせん断応力度τsを算出し、当該算出したせん断応力度τsがステップS5で設定したパイプ2の許容せん断応力度τaよりも小さいという第二条件を満たすか否か判定する。なお、本実施形態では、応力集中係数κをκ=2とするが、これに限られるものではない。
Next, as shown in FIGS. 35 and 36, for example, bending stress and shear stress are checked (step S9).
Specifically, the maximum bending moment Mmax calculated in step S8, the section modulus Z of the pipe 2 set in step S5, the burden vertical force V' per pipe calculated in step S6, and the set in step S5. The bending edge stress degree σb is calculated based on the cross-sectional area A of the pipe 2, and the first condition that the calculated bending edge stress degree σb is smaller than the allowable bending stress degree σa of the pipe 2 set in step S5. Determine whether the following is satisfied. In the case of the Λ type, the bending edge stress degree σb1 in the moving layer part is calculated using the maximum bending moment Mmax1 in the moving layer part, and the maximum bending moment Mmax (maximum bending moment Mmax in the stationary layer part) is used to calculate the bending edge stress degree σb1 in the moving layer part. The bending edge stress degree σb2 in the layered portion is calculated, and it is determined whether the larger of the calculated bending edge stress degrees σb1 and σb2 is smaller than the allowable bending stress degree σa of the pipe 2.
Further, the shear stress degree τs is calculated based on the stress concentration coefficient κ, the maximum shear force Smax set in step S8, and the cross-sectional area A of the pipe 2 set in step S5, and the calculated shear stress degree τs It is determined whether or not the second condition that is smaller than the allowable shear stress degree τa of the pipe 2 set in step S5 is satisfied. In this embodiment, the stress concentration coefficient κ is set to κ=2, but the present invention is not limited to this.

そして、第一条件及び第二条件の両方を満たさない場合、あるいは第一条件及び第二条件の一方を満たさない場合には(ステップS10;No)、ステップS6へ移行して、パイプ間隔Wとパイプ列数nとパイプ相互角度2α(II型タイプの場合は2α=0)を再度仮定(見直し)する。
一方、第一条件及び第二条件の両方を満たす場合には(ステップS10;Yes)、ステップS11へ移行する。
Then, if both the first condition and the second condition are not satisfied, or if one of the first condition and the second condition is not satisfied (step S10; No), the process moves to step S6, and the pipe interval W is Assume (review) the number of pipe rows n and the pipe mutual angle 2α (2α=0 in the case of Type II type).
On the other hand, if both the first condition and the second condition are satisfied (step S10; Yes), the process moves to step S11.

ステップS11では、例えば図37に示すように、パイプ2の根入れ長Lrと全長Lを計算する(ステップS11)。
具体的には、ステップS7で算出したパイプ2の特性値βに基づいて、パイプ2の必要根入れ長Lrを算出する。図37に示す例では、パイプ2の必要根入れ長Lrとして、Lr=1.5×π/βにより算出される値を設定しているが、必要根入れ長LrはLr≧1.5×π/βを満たす値であればよい。
また、当該算出した必要根入れ長Lrと、ステップS6で算出したパイプ2の有効長Leと、に基づいてパイプ2の全長Lを算出する。図37に示す例では、パイプ2の全長Lとして、L=Le+Lrにより算出される値を設定しているが、全長LはL≧Le+Lrを満たす値であればよい。
さらに、ステップS11では、パイプ設計長Lも算出する。本実施形態では、パイプ設計長Lとして、全長Lの小数点以下を切り上げた値を設定するが、これに限られるものではない。
In step S11, as shown in FIG. 37, for example, the penetration length Lr and the total length L of the pipe 2 are calculated (step S11).
Specifically, the required penetration length Lr of the pipe 2 is calculated based on the characteristic value β of the pipe 2 calculated in step S7. In the example shown in FIG. 37, the required penetration length Lr of the pipe 2 is set to a value calculated by Lr=1.5×π/β, but the required penetration length Lr is Lr≧1.5× Any value that satisfies π/β may be used.
Further, the total length L of the pipe 2 is calculated based on the calculated required penetration length Lr and the effective length Le of the pipe 2 calculated in step S6. In the example shown in FIG. 37, the total length L of the pipe 2 is set to a value calculated by L=Le+Lr, but the total length L may be any value that satisfies L≧Le+Lr.
Furthermore, in step S11, the pipe design length L0 is also calculated. In this embodiment, a value obtained by rounding up the whole length L to the nearest whole number is set as the pipe design length L0 , but the pipe design length L0 is not limited to this.

次いで、例えば図38、図39に示すように、水平変位を計算する(ステップS12)。
具体的には、ステップS7で算出したパイプ2の特性値βと、ステップS6で算出した合力の作用点高さLs’と、ステップS5で設定したパイプ2のヤング率E及び断面2次モーメントIと、ステップS6で算出したパイプ1本あたりの負担水平力H’と、に基づいてすべり面での変位量δ1を算出する。
また、ステップS7で算出したパイプ2の特性値βと、ステップS6で算出した合力の作用点高さLs’と、ステップS5で設定したパイプ2のヤング率E及び断面2次モーメントIと、ステップS6で算出したパイプ1本あたりの負担水平力H’及びパイプ2の有効長Leと、に基づいてすべり面での撓み角による変位量δ2を算出する。
また、ステップS6で算出したパイプ1本当たりの負担水平力H’及び有効長Leから算出する底面での荷重度Pと、有効長Leと、ステップS5で設定したパイプ2のヤング率E及び断面2次モーメントIと、に基づいて移動層部の撓み変位量δ3を算出する。
Next, as shown in FIGS. 38 and 39, for example, horizontal displacement is calculated (step S12).
Specifically, the characteristic value β of the pipe 2 calculated in step S7, the height Ls' of the point of application of the resultant force calculated in step S6, the Young's modulus E and the second moment of area I of the pipe 2 set in step S5. The amount of displacement δ1 on the slip surface is calculated based on the horizontal force H' per pipe calculated in step S6.
Furthermore, the characteristic value β of the pipe 2 calculated in step S7, the height Ls' of the point of application of the resultant force calculated in step S6, the Young's modulus E and the second moment of area I of the pipe 2 set in step S5, and the step The amount of displacement δ2 due to the deflection angle on the sliding surface is calculated based on the horizontal force H' per pipe calculated in S6 and the effective length Le of the pipe 2.
In addition, the horizontal force H' per pipe calculated in step S6, the load degree P at the bottom calculated from the effective length Le, the effective length Le, the Young's modulus E and the cross section of the pipe 2 set in step S5. The deflection displacement amount δ3 of the moving layer portion is calculated based on the second moment I.

次いで、例えば図40に示すように、パイプ根入れ地盤の降伏破壊の照査を行う(ステップS13)。
具体的には、安全率Fsと、ステップS5で設定したパイプ2の直径Dと、ステップS3で設定した不動層の粘着力C、内部摩擦角φ及び単位体積重量γと、ステップS3で設定した移動層の単位体積重量γと、ステップS11で算出したパイプ2の必要根入れ長Lrと、ステップS6で算出したパイプ2の有効長Leと、に基づいてパイプ前面の受働土圧Qpを算出し、当該算出した受働土圧QpがステップS6で算出したパイプ1本あたりの負担水平力H’よりも大きいという第三条件を満たすか否か判定する。本実施形態では、安全率FsをFs=1.5とするが、これに限られるものではない。
そして、第三条件を満たさない場合には(ステップS14;No)、ステップS6へ移行して、パイプ間隔Wとパイプ列数nとパイプ相互角度2α(II型タイプの場合は2α=0)を再度仮定(見直し)する。また、パイプ間隔Wとパイプ列数nとパイプ相互角度2αの見直しに加えて(あるいは代えて)、ステップS11においてパイプ2の根入れ長Lr(Lr≧1.5×π/β)を再度設定(見直し)するようにしてもよい。
Next, as shown in FIG. 40, for example, the yield failure of the ground in which the pipe is embedded is checked (step S13).
Specifically, the safety factor Fs, the diameter D of the pipe 2 set in step S5, the adhesive force C 2 of the immobile layer set in step S3, the internal friction angle φ 2 and the unit volume weight γ 2 , and step S3 The passive earth pressure in front of the pipe is calculated based on the unit volume weight γ 1 of the moving bed set in step S11, the required penetration length Lr of the pipe 2 calculated in step S11, and the effective length Le of the pipe 2 calculated in step S6. Qp is calculated, and it is determined whether the third condition that the calculated passive earth pressure Qp is larger than the burden horizontal force H' per pipe calculated in step S6 is satisfied. In this embodiment, the safety factor Fs is set to Fs=1.5, but is not limited to this.
If the third condition is not satisfied (step S14; No), the process moves to step S6, and the pipe interval W, the number of pipe rows n, and the mutual pipe angle 2α (2α=0 in the case of type II type) are determined. Make assumptions (review) again. In addition to (or instead of) reviewing the pipe interval W, the number of pipe rows n, and the pipe mutual angle 2α, the penetration length Lr (Lr≧1.5×π/β) of the pipe 2 is set again in step S11. (review).

一方、第三条件を満たす場合には(ステップS14;Yes)、最新のステップS6で仮定(設定)したパイプ間隔Wとパイプ列数nとパイプ相互角度2αを取得する。また、最新のステップS11で算出(設定)したパイプ設計長Lを取得する。
これにより、パイプ2の最大曲げモーメントが許容曲げモーメントを下回るという第一条件と、パイプ2の最大せん断力が許容せん断力を下回るという第二条件と、パイプ2の根入れ部前面地盤の受働土圧がパイプ2の作用水平力を上回るという第三条件と、の全てを満たすパイプ間隔Wとパイプ列数nとパイプ相互角度2αとパイプ設計長Lを取得することができる。
図41に、図26~図40に示す例において取得された、パイプ設計長L、パイプ間隔W、パイプ列数n、パイプ相互角度2αを示す。
On the other hand, if the third condition is satisfied (step S14; Yes), the pipe interval W, the number n of pipe rows, and the pipe mutual angle 2α assumed (set) in the latest step S6 are acquired. Furthermore, the pipe design length L 0 calculated (set) in the latest step S11 is acquired.
As a result, the first condition that the maximum bending moment of the pipe 2 is less than the allowable bending moment, the second condition that the maximum shear force of the pipe 2 is less than the allowable shear force, and the passive soil of the ground in front of the insertion part of the pipe 2 are satisfied. It is possible to obtain the pipe interval W, the number n of pipe rows, the mutual pipe angle 2α, and the pipe design length L0 that satisfy all of the third condition that the pressure exceeds the horizontal force acting on the pipe 2.
FIG. 41 shows the pipe design length L 0 , pipe interval W, number of pipe rows n, and pipe mutual angle 2α obtained in the examples shown in FIGS. 26 to 40.

〔7.2.5 地盤補強構造の施工例〕
上述のようにして取得したパイプ設計長Lを有するパイプ2を、取得したパイプ間隔Wとパイプ列数nとパイプ相互角度2α(II型タイプの場合は2α=0)で擁壁背面地盤10内に設置して、地盤補強構造1を構築する。
例えば図41におけるΛ型タイプのように、取得した値(パイプ間隔W、パイプ列数n、パイプ相互角度2α、パイプ設計長L)が常時と地震時とで異なる場合には、常時における値を採用してもよいし、地震時における値を採用してもよい。例えば、常時におけるパイプ間隔Wと地震時におけるパイプ間隔Wが異なる場合には、いずれのパイプ間隔Wを採用してもよいが、より安全側(より狭い方)のパイプ間隔W(図41におけるΛ型タイプの場合は常時のパイプ間隔W)を採用することが好ましい。また、常時におけるパイプ設計長Lと地震時におけるパイプ設計長Lが異なる場合には、いずれのパイプ設計長Lを採用してもよいが、より安全側(より長い方)のパイプ設計長Lを採用することが好ましい。また、常時におけるパイプ列数nと地震時におけるパイプ列数nが異なる場合には、いずれのパイプ列数nを採用してもよいが、より安全側(より多い方)のパイプ列数nを採用することが好ましい。また、常時におけるパイプ相互角度2αと地震時におけるパイプ相互角度2αが異なる場合には、いずれのパイプ相互角度2αを採用してもよいが、より安全側(より大きい方)のパイプ相互角度2αを採用することが好ましい。
[7.2.5 Construction example of ground reinforcement structure]
The pipe 2 having the pipe design length L 0 obtained as described above is connected to the retaining wall rear ground 10 using the obtained pipe interval W, number of pipe rows n, and pipe mutual angle 2α (2α=0 for type II type). The ground reinforcement structure 1 is constructed by installing the ground reinforcement structure within the ground.
For example, as in the case of the Λ type shown in FIG. may be adopted, or the value at the time of the earthquake may be adopted. For example, if the pipe spacing W at normal times is different from the pipe spacing W during an earthquake, either pipe spacing W may be adopted, but the safer (narrower) pipe spacing W (Λ in FIG. 41) may be adopted. In the case of mold type, it is preferable to use the regular pipe spacing W). In addition, if the pipe design length L 0 at normal times and the pipe design length L 0 during an earthquake are different, either pipe design length L 0 may be adopted, but the safer (longer) pipe design It is preferable to adopt a length L 0 . In addition, if the number n of pipe rows at normal times is different from the number n of pipe rows at the time of an earthquake, either number n of pipe rows may be adopted, but the number n of pipe rows on the safer side (the one with more) is It is preferable to adopt it. In addition, if the pipe mutual angle 2α at normal times and the pipe mutual angle 2α during an earthquake are different, either pipe mutual angle 2α may be adopted, but the safer (larger) pipe mutual angle 2α may be adopted. It is preferable to adopt it.

地盤補強構造1を構築する際には、まず、取得したパイプ設計長L以上の長さを有するパイプ2を用意する。
次いで、図42に示すように、擁壁背面地盤10の天端を掘って穴部14(空打ち部分)を形成する。
When constructing the ground reinforcement structure 1, first, a pipe 2 having a length equal to or greater than the acquired pipe design length L0 is prepared.
Next, as shown in FIG. 42, the top of the retaining wall rear ground 10 is dug to form a hole 14 (empty part).

次いで、図43に示すように、穴部14内に結合部材3を配設した後に、用意したパイプ2を穴部14から押し込む。この押込作業を、取得したパイプ相互角度2α、パイプ間隔W、パイプ列数nに従って行う。なお、この結合部材3の設置順は問うものではない。
具体的には、例えば、打設機を擁壁20に対して平行に設置し、リーダーを所定の角度傾ける。本実施形態の場合、Λ型タイプにおいては、仮想の鉛直線と谷側パイプがなす角度と、仮想の鉛直線と山側パイプがなす角度と、が略等しいので、リーダーを傾ける角度を角度α(=パイプ相互角度2α/2)に設定する。そして、(1)ドリフター中央部に用意したパイプ2を差し込み、ドリフターをリーダー最上部まで移動させる。(2)パイプ2をドリフターに取付け、圧入又は打撃若しくはバイブロなどにてパイプ2の押し込みを行う。その後、押し込んだパイプ2の反対方向にリーダーを所定の角度(本実施形態の場合は、角度α)傾けて、(1)~(2)と同様の手順でパイプ2の押し込みを行う。
Next, as shown in FIG. 43, after the coupling member 3 is placed in the hole 14, the prepared pipe 2 is pushed through the hole 14. This pushing operation is performed according to the obtained pipe mutual angle 2α, pipe interval W, and number of pipe rows n. Note that the order in which the coupling members 3 are installed does not matter.
Specifically, for example, a pouring machine is installed parallel to the retaining wall 20, and the leader is tilted at a predetermined angle. In the case of this embodiment, in the Λ type, the angle between the imaginary vertical line and the valley side pipe is approximately equal to the angle between the imaginary vertical line and the mountain side pipe, so the angle at which the leader is tilted is set at an angle α ( = pipe mutual angle 2α/2). Then, (1) insert the prepared pipe 2 into the center of the drifter and move the drifter to the top of the leader. (2) Attach the pipe 2 to the drifter, and push the pipe 2 in by press-fitting, impact, vibro, etc. Thereafter, the leader is tilted at a predetermined angle (angle α in the case of the present embodiment) in the opposite direction to the pushed-in pipe 2, and the pipe 2 is pushed in in the same manner as in (1) and (2).

次いで、図44に示すように、パイプ2を結合部材3に接合部材(クランプ(あるいはワイヤ等))によって接合する。図43及び図44では、Λ型タイプの場合を例示しているが、II型タイプの場合も同様である。
最後に、図1~図6に示すように、穴部14を埋戻す。これにより、擁壁背面地盤10の地中に地盤補強構造1が設置される。
なお、Λ型タイプにおいては、谷側パイプ及び山側パイプを対称に設置した、すなわち谷側パイプの鉛直方向に対する角度と山側パイプの鉛直方向に対する角度を同じにしたが、これに限られるものではない。すなわち、取得したパイプ相互角度2αを満たすのであれば、例えば、両方を斜めに設置するのではなく、谷側パイプを斜めに設置して山側パイプを鉛直に設置するようにしてもよいし、山側パイプを斜めに設置して谷側パイプを鉛直に設置するようにしてもよい。
Next, as shown in FIG. 44, the pipe 2 is joined to the joining member 3 using a joining member (clamp (or wire, etc.)). Although FIGS. 43 and 44 illustrate the case of the Λ type, the same applies to the case of the II type.
Finally, as shown in FIGS. 1 to 6, the hole 14 is backfilled. Thereby, the ground reinforcing structure 1 is installed in the ground of the retaining wall rear ground 10.
In addition, in the Λ type, the valley side pipe and the mountain side pipe were installed symmetrically, that is, the angle of the valley side pipe with respect to the vertical direction and the angle of the mountain side pipe with respect to the vertical direction were made the same, but this is not limited to this. . In other words, as long as the obtained pipe mutual angle 2α is satisfied, for example, instead of installing both diagonally, the valley side pipe may be installed diagonally and the mountain side pipe vertically, or the mountain side pipe may be installed diagonally, and the mountain side pipe may be installed vertically. The pipes may be installed diagonally and the valley side pipes may be installed vertically.

〔7.3 設計法の比較(抑え杭とせん断杭)〕
補強タイプII型千鳥補強とΛ型補強において、抑え杭やせん断杭といった設計法の違いが、パイプ2の配置(パイプ列数n、パイプ間隔W)にどの程度影響するのかを検証した。本実施形態の設計フロー(図25)は「抑え杭設計法」の設計フローである。また、図45に「せん断杭設計法」の設計フローの一例を示す。
せん断杭の設計法では、例えば、最大曲げモーメントMmaxと最大せん断力Smaxを計算する処理(ステップS8)と、水平変位を計算する処理(ステップS12)を行わない。また、曲げ応力とせん断応力の照査を行う処理(ステップS9)に代えて、せん断応力τs(ここでは、τs=H’/A)の照査を行う処理(ステップS15)を行って、第二条件(せん断応力度τsが許容せん断応力度τaよりも小さいという条件)を満たす場合に(ステップS16;Yes)、ステップS11へ移行する。すなわち、せん断杭の設計法では、曲げ応力の照査を行わないので、第一条件(曲げ縁応力度σbが許容曲げ応力度σaよりも小さいという条件)を満たさない場合がある。
[7.3 Comparison of design methods (retaining piles and shear piles)]
We verified how much the difference in design methods such as restraining piles and shear piles affects the arrangement of pipes 2 (number of pipe rows n, pipe spacing W) between reinforcement type II type staggered reinforcement and Λ type reinforcement. The design flow (FIG. 25) of this embodiment is a design flow of the "holding pile design method". Further, FIG. 45 shows an example of the design flow of the "shear pile design method".
In the shear pile design method, for example, the process of calculating the maximum bending moment Mmax and the maximum shear force Smax (step S8) and the process of calculating the horizontal displacement (step S12) are not performed. Furthermore, instead of the process of checking the bending stress and the shear stress (step S9), the process of checking the shear stress τs (here, τs=H'/A) (step S15) is performed, and the second condition is If (the condition that the shear stress degree τs is smaller than the allowable shear stress degree τa) is satisfied (step S16; Yes), the process moves to step S11. That is, in the shear pile design method, since the bending stress is not verified, the first condition (the condition that the bending edge stress degree σb is smaller than the allowable bending stress degree σa) may not be satisfied.

〔7.3.1 直線すべり法によるすべり安全率Fsと必要抑止力Prの計算〕
(1)計算条件
計算条件図(図46)における背面地盤条件、擁壁条件、荷重条件、不動層の地盤条件、パイプ引抜き抵抗力を図47(a)~(e)に示す。
(2)直線すべり計算結果
直線すべり計算は、図48に示すように、すべり範囲を4分割と3分割の2種類に分割し行った。また、すべり角θを図46に示すように5°~60°まで変化させ、常時及び地震時における滑動力、抵抗力、安全率、必要安全率、必要抑止力を計算した。すべり計算結果を図49に示す。
[7.3.1 Calculation of slip safety factor Fs and required deterrent force Pr using the straight line slip method]
(1) Calculation conditions Figures 47(a) to (e) show the back ground conditions, retaining wall conditions, load conditions, immobile layer ground conditions, and pipe pull-out resistance in the calculation conditions diagram (Figure 46).
(2) Straight-line slip calculation results Straight-line slip calculations were performed by dividing the slip range into two types: 4 parts and 3 parts, as shown in FIG. In addition, the slip angle θ was varied from 5° to 60° as shown in FIG. 46, and the sliding force, resistance force, safety factor, required safety factor, and necessary deterrent force were calculated at normal times and during earthquakes. The slip calculation results are shown in FIG. 49.

〔7.3.2 まとめ〕
図49に示すすべり計算結果(常時:滑動力Ts=66.5kN、抵抗力R=80.1kN、安全率Fs=1.20、必要安全率Fsn=1.50、必要抑止力Pr=19.7kN、傾斜角θ=30°、地震時:滑動力Ts=95.3kN、抵抗力R=75.4kN、安全率Fs=0.79、必要安全率Fsn=1.00、必要抑止力Pr=19.9kN、傾斜角θ=30°)を用いて求めた、抑え杭設計法におけるパイプ列数n及びパイプ間隔Wと、せん断杭設計法におけるパイプ列数n及びパイプ間隔Wと、を図50に示す。パイプ2の配置を比較すると、明らかに抑え杭による設計法の方が、パイプ2のピッチ(パイプ間隔W)が狭く安全側で設計ができることがわかる。
以上のことから、本実施形態では、設計法として「抑え杭設計法」を採用している。
なお、設計法として「せん断杭設計法」を採用してもよい。すなわち、パイプ列数n及びパイプ間隔W(Λ型タイプの場合はパイプ列数n、パイプ間隔W及びパイプ相互角度2α)は、第一条件と第二条件と第三条件のうち少なくとも第二条件を満たすものであってもよい。
また、パイプ列数n及びパイプ間隔W(Λ型タイプの場合はパイプ列数n、パイプ間隔W及びパイプ相互角度2α)は、第一条件と第二条件と第三条件のうち少なくとも第一条件を満たすものであってもよい。
また、パイプ列数n及びパイプ間隔W(Λ型タイプの場合はパイプ列数n、パイプ間隔W及びパイプ相互角度2α)は、第一条件と第二条件と第三条件のうち少なくとも第三条件を満たすものであってもよい。
[7.3.2 Summary]
Slip calculation results shown in FIG. 49 (always: sliding force Ts = 66.5 kN, resistance force R = 80.1 kN, safety factor Fs = 1.20, required safety factor Fsn = 1.50, required deterrent force Pr = 19. 7kN, inclination angle θ = 30°, earthquake: sliding force Ts = 95.3kN, resistance force R = 75.4kN, safety factor Fs = 0.79, required safety factor Fsn = 1.00, required deterrent force Pr = 19.9 kN, inclination angle θ = 30°), the number n of pipe rows and pipe spacing W in the restraining pile design method, and the number n of pipe rows and pipe spacing W in the shear pile design method are shown in Figure 50. Shown below. Comparing the arrangement of the pipes 2, it is clear that the design method using holding piles allows for a safer design because the pitch of the pipes 2 (pipe interval W) is narrower.
For the above reasons, in this embodiment, the "holding pile design method" is adopted as the design method.
In addition, the "shear pile design method" may be adopted as the design method. That is, the number n of pipe rows and the pipe interval W (in the case of the Λ type, the number n of pipe rows, the pipe interval W, and the mutual pipe angle 2α) satisfy at least the second condition among the first condition, the second condition, and the third condition. It may be one that satisfies the following.
In addition, the number of pipe rows n and the pipe spacing W (in the case of the Λ type, the number of pipe rows n, the pipe spacing W, and the pipe mutual angle 2α) are determined by at least the first condition among the first condition, the second condition, and the third condition. It may be one that satisfies the following.
In addition, the number of pipe rows n and the pipe spacing W (in the case of the Λ type, the number of pipe rows n, the pipe spacing W, and the pipe mutual angle 2α) are determined by at least the third condition among the first condition, the second condition, and the third condition. It may be one that satisfies the following.

〔7.4 抑え杭設計法による補強効果の検証〕
〔7.4.1 抑え杭設計法による模型土槽実験の検証〕
模型土槽実験Case2~4の最大荷重時の補強体ピッチと抑え杭設計法により求めた補強体列数n及び補強体ピッチWの比較を図51に示す。
計算に用いる土質定数(c,φ)は、無補強時Case1における最大荷重時の安全率FsがFs=1.00であるとして、逆計算により求めた。逆計算の結果、移動層の内部摩擦角φ1=33°、粘着力C1=1.25kN/mが得られた。この土質定数を用いて計算を行い、模型土槽実験における補強体ピッチWと抑え杭設計法で計算した補強体ピッチWとを比較した。
[7.4 Verification of reinforcement effect by restraining pile design method]
[7.4.1 Verification of model soil tank experiment using restraining pile design method]
Figure 51 shows a comparison of the reinforcement pitch at maximum load in model earth tank experiments Cases 2 to 4, the number of reinforcement rows n, and the reinforcement pitch W determined by the restraining pile design method.
The soil constants (c, φ) used in the calculation were determined by inverse calculation assuming that the safety factor Fs at the maximum load in Case 1 without reinforcement is Fs=1.00. As a result of back calculation, the internal friction angle φ1 of the moving layer was 33°, and the adhesive force C1 was 1.25 kN/m 2 . Calculations were performed using this soil constant, and the reinforcement pitch W in the model soil tank experiment was compared with the reinforcement pitch W calculated by the restraining pile design method.

図51に示すように、I型補強とII型千鳥補強においては、模型土槽実験と抑え杭設計法で計算した補強体ピッチWは、ほぼ合うことが確認できた。また、Λ型補強においては抑え杭設計法での計算の方が補強体ピッチWは狭く、抑え杭設計法は安全側で設計できることが確認できた。
以上のことから、直線すべり計算により必要安全率を求め、「抑え杭設計法」を用いることで、本実施形態の補強工法の設計は可能であると言える。
As shown in FIG. 51, it was confirmed that the reinforcement body pitches W calculated by the model soil tank experiment and the restraining pile design method almost matched in type I reinforcement and type II staggered reinforcement. In addition, in the case of Λ-type reinforcement, it was confirmed that the reinforcing body pitch W calculated using the restraining pile design method was narrower, and that the restraining pile design method could be designed on the safer side.
From the above, it can be said that the design of the reinforcement method of this embodiment is possible by finding the required safety factor by linear slip calculation and using the "holding pile design method".

〔7.4.2 同じ荷重状態における補強効果の比較〕
土槽模型実験I型補強(実験ケースCase2)の最大の荷重段階(鉛直荷重:P=Mv=405.3N、水平荷重:H=Mh=85.6N)での、各補強工法における補強体列数n及び補強体ピッチWを図52に示す。
図52に示すように、II型千鳥補強の補強体ピッチWは80mmで補強体列数nは2列であり、I型補強の補強体ピッチWは40mmで補強体列数nは1列である。したがって、II型千鳥補強とI型補強の補強体ピッチWは同じといえる。また、Λ型補強は、I型補強より2.0倍の補強体ピッチW(配置間隔)となる。
以上のことから、荷重状態が同じであれば、Λ型補強>II型千鳥補強=I型補強の順で補強効果が期待できるといえる。Λ型補強で補強効果が大きい理由としては、山側パイプの引抜き抵抗Rt(ここでは、Rt=0.015×抵抗効率η=0.010kN:η=0.682)が大きく関係している。
[7.4.2 Comparison of reinforcement effects under the same load condition]
Reinforcement arrays for each reinforcement method at the maximum load stage (vertical load: P = Mv = 405.3N, horizontal load: H = Mh = 85.6N) of soil tank model experiment type I reinforcement (experiment case Case 2) The number n and the reinforcement pitch W are shown in FIG.
As shown in Fig. 52, the reinforcement pitch W of type II staggered reinforcement is 80 mm and the number of reinforcement rows n is 2 rows, and the reinforcement pitch W of type I reinforcement is 40 mm and the number n of reinforcement rows is 1 row. be. Therefore, it can be said that the reinforcement body pitch W of type II staggered reinforcement and type I reinforcement is the same. Further, in the Λ type reinforcement, the reinforcement body pitch W (arrangement interval) is 2.0 times that of the I type reinforcement.
From the above, it can be said that if the load conditions are the same, the reinforcing effect can be expected in the order of Λ type reinforcement > II type staggered reinforcement = I type reinforcement. The reason why the Λ-type reinforcement has a large reinforcing effect is largely related to the pull-out resistance Rt of the mountain side pipe (here, Rt=0.015×resistance efficiency η=0.010 kN: η=0.682).

〔7.5 直線すべりと円弧すべりの安全率比較〕
抑え杭設計法において必要抑止力を算出する方法には、「直線すべり」と「円弧すべり」の2つの方法が考えられる。ここでは両者の安全率にどれくらいのバラツキが見られるかを検証する。具体的には、1つの計算条件において安全率を比較した。
[7.5 Comparison of safety factors between linear slip and circular arc slip]
In the restraining pile design method, there are two possible methods for calculating the necessary restraining force: "straight line sliding" and "circular sliding". Here, we will examine how much variation there is in the safety factors between the two. Specifically, the safety factors were compared under one calculation condition.

〔7.5.1 計算条件〕
直線すべりと円弧すべりの計算条件を図53に示す。地盤条件としては、地盤を2層に分割し、上層・下層それぞれ「砂質」「粘性」「中間土」と土質を変え、常時と地震時において計算を行った。
[7.5.1 Calculation conditions]
Figure 53 shows the calculation conditions for linear slip and circular arc slip. Regarding the ground conditions, the ground was divided into two layers, and the soil texture was changed to ``sandy'', ``viscous'', and ``intermediate soil'' for the upper and lower layers, respectively, and calculations were performed both at normal times and during an earthquake.

〔7.5.2 安全率比較〕
安全率の比較図を図54に示す。直線すべりの安全率と円弧すべりの安全率は、概ね相関している結果となった。具体的には、上層が粘土で下層が砂質の組合せ(四角プロット)では円弧すべりの方が、上層が砂質で下層が粘土の組合せ(丸プロット)では直線すべりの方が、安全率が大きくなる傾向にある。これは、すべり面長さとすべり面の角度で、ある程度は説明できると考える。また、中間土(星プロット)は比較的ばらついている。
[7.5.2 Safety factor comparison]
A comparison chart of safety factors is shown in FIG. The safety factors for straight-line slips and circular arc slips were generally correlated. Specifically, when the upper layer is clay and the lower layer is sandy (square plot), arc slip has a higher safety factor, whereas when the upper layer is sandy and the lower layer is clay (round plot), linear slip has a higher safety factor. It tends to get bigger. We believe that this can be explained to some extent by the length of the slip surface and the angle of the slip surface. In addition, the intermediate soil (star plot) is relatively scattered.

《効果》
本実施形態によれば、擁壁20の背面側に位置する擁壁背面地盤10を補強する地盤補強構造1は、擁壁背面地盤10のすべり破壊に対する抵抗力を高めるための地盤補強構造であり、擁壁背面地盤10に埋設され、下端部が当該擁壁背面地盤10のすべり面12よりも深く設置されるパイプ2を複数備えており、パイプ2は、パイプ2の最大曲げモーメント(曲げ縁応力度σb)が許容曲げモーメント(許容曲げ応力度σa)を下回るという第一条件と、パイプ2の最大せん断力(せん断応力度τs)が許容せん断力(許容せん断応力度τa)を下回るという第二条件と、パイプ2の根入れ部前面地盤の受働土圧Qpがパイプ2の作用水平力(負担水平力H’)を上回るという第三条件と、の少なくとも一つを満たす間隔Wで、擁壁20の設置方向(左右方向)に並んで配置されているので、パイプ2の曲げ抵抗、パイプ2のせん断抵抗、地盤の受働抵抗の少なくとも一つによって地すべり抑止力を高めることができる。すなわち、パイプ2の間隔(擁壁20の設置方向における間隔)が、パイプ2の特性や地盤の特性を考慮した間隔Wに設定されているので、簡便で、小型機械での施工が可能なパイプ2(細径鋼管)を使用して、優れた補強効果を発揮することが可能となる。
既存擁壁を補強する工法として抑止杭工法、地山補強土工法、グランドアンカー工法などがあるが、戸建住宅の宅地は狭隘であり既存家屋が施工の障害となることから、宅地擁壁の補強に適用できる例は少ない。
また、既存家屋がなくても施工可能な工法として、比較的小型の機械で擁壁背面から放射状に掘削した穴にセメントミルクと鉄筋を挿入する工法があるが、既存擁壁を補強する場合、セメントミルクを用いる工法では、セメントミルクの膨張や水抜き穴の閉塞により、既存擁壁に影響を及ぼすおそれがある。
さらに、地盤面上で補強体頭部のキャッピングが必要な工法もあるが、キャッピングが障害物となり、狭隘な宅地では土地利用の制約となる。
これに対し、本実施形態の地盤補強構造1を用いる工法は、これらの課題を解決できる特徴もある。
"effect"
According to this embodiment, the ground reinforcement structure 1 for reinforcing the retaining wall back ground 10 located on the back side of the retaining wall 20 is a ground reinforcing structure for increasing the resistance of the retaining wall back ground 10 against sliding failure. , a plurality of pipes 2 are buried in the ground 10 behind the retaining wall, and the lower end portions are installed deeper than the sliding surface 12 of the ground 10 behind the retaining wall. The first condition is that the stress degree σb) is less than the allowable bending moment (allowable bending stress degree σa), and the second condition is that the maximum shear force of the pipe 2 (shear stress degree τs) is less than the allowable shear force (allowable shear stress degree τa). The spacing W satisfies at least one of the following two conditions and the third condition that the passive earth pressure Qp of the ground in front of the embedded part of the pipe 2 exceeds the acting horizontal force (burden horizontal force H') of the pipe 2. Since they are arranged side by side in the installation direction (horizontal direction) of the wall 20, the landslide prevention force can be increased by at least one of the bending resistance of the pipe 2, the shearing resistance of the pipe 2, and the passive resistance of the ground. In other words, the interval between the pipes 2 (the interval in the installation direction of the retaining wall 20) is set to the interval W that takes into account the characteristics of the pipes 2 and the characteristics of the ground, so the pipe is simple and can be constructed using a small machine. 2 (small diameter steel pipe), it becomes possible to exhibit an excellent reinforcing effect.
Construction methods for reinforcing existing retaining walls include the restraining pile method, the ground reinforcement earth method, and the ground anchor method. There are few examples where it can be applied to reinforcement.
In addition, there is a construction method that can be carried out without an existing house, in which cement milk and reinforcing bars are inserted into holes drilled radially from the back of the retaining wall using a relatively small machine, but when reinforcing an existing retaining wall, In construction methods that use cement milk, there is a risk that the existing retaining wall will be affected by expansion of the cement milk and blockage of drainage holes.
Furthermore, there are construction methods that require capping of the head of the reinforcing body on the ground surface, but capping becomes an obstacle and restricts land use in narrow residential areas.
On the other hand, the construction method using the ground reinforcement structure 1 of this embodiment has the feature of being able to solve these problems.

また、本実施形態によれば、地盤補強構造1は、擁壁背面地盤10に埋設され、擁壁20の設置方向(左右方向)に並ぶ複数のパイプ2を結合する結合部材3を備えているので、擁壁20の設置方向に並ぶ複数のパイプ2が結合されていない場合に比べて一体感が高まり、地すべりに対して効率よく抵抗することが可能となる。
また、擁壁20の設置方向(左右方向)に沿って略水平に設置された結合部材3に、パイプ2の上端部を接合するだけで、擁壁20の設置方向に並ぶ複数のパイプ2を結合することができるので、施工性を向上することができる。
さらに、地盤補強構造1は、パイプ2だけでなく結合部材3も擁壁背面地盤10に埋設されている。すなわち、地盤補強構造1は、その全体が地中にあるので、土地利用の障害とならないし、また、擁壁20の天端排水施設も容易に設置できる。
なお、本実施形態では、一つの補強ユニット4A,4Bに対し、1本の結合部材3を設けることとしたが、これに限られるものではない。例えば、結合部材3によって複数本のパイプ2の上端部同士を結合するのであれば、一つの補強ユニット4A,4Bに対し、複数本の結合部材3を設けることとしてもよい。
また、地盤補強構造1は、少なくとも複数本のパイプ2を備えていればよい。すなわち、補強構造1は結合部材3を備えないものであってもよい。
Further, according to the present embodiment, the ground reinforcement structure 1 includes a connecting member 3 that is buried in the ground 10 behind the retaining wall and connects a plurality of pipes 2 arranged in the installation direction (left-right direction) of the retaining wall 20. Therefore, a sense of unity is enhanced compared to the case where the plurality of pipes 2 lined up in the installation direction of the retaining wall 20 are not connected, and it becomes possible to efficiently resist landslides.
Moreover, by simply joining the upper end portions of the pipes 2 to the coupling member 3 installed substantially horizontally along the installation direction (left-right direction) of the retaining wall 20, a plurality of pipes 2 aligned in the installation direction of the retaining wall 20 can be connected. Since they can be combined, workability can be improved.
Furthermore, in the ground reinforcement structure 1, not only the pipe 2 but also the coupling member 3 are buried in the ground 10 behind the retaining wall. That is, since the entire ground reinforcement structure 1 is underground, it does not become an obstacle to land use, and the top drainage facility of the retaining wall 20 can be easily installed.
Note that in this embodiment, one coupling member 3 is provided for one reinforcing unit 4A, 4B, but the present invention is not limited to this. For example, if the upper end portions of a plurality of pipes 2 are to be connected to each other using the connecting members 3, a plurality of connecting members 3 may be provided for one reinforcing unit 4A, 4B.
Further, the ground reinforcement structure 1 only needs to include at least a plurality of pipes 2. That is, the reinforcing structure 1 may not include the coupling member 3.

また、本実施形態によれば、地盤補強構造1は、擁壁20の設置方向(左右方向)に沿って一列に並ぶ複数のパイプ2を備える補強ユニット4A,4Bを複数有しており、当該地盤補強構造1が有する補強ユニット4A,4Bの数、及びパイプ2の間隔(擁壁20の設置方向における間隔)を、第一条件と第二条件と第三条件の少なくとも一つを満たす組合せの数n及び間隔Wに設定することが可能である。したがって、例えば補強ユニット4A,4Bの数を1つとした場合に第一条件と第二条件と第三条件の少なくとも一つを満たす間隔Wが実現困難な値となっても、補強ユニット4A,4Bの数を複数にして、補強ユニット4A,4Bの数及びパイプ2の間隔の組合せによって、第一条件と第二条件と第三条件の少なくとも一つを満たすようにすることで、パイプ2の間隔を実現容易な間隔Wとすることが可能となり、優れた補強効果を確実に発揮することが可能となる。 Further, according to the present embodiment, the ground reinforcement structure 1 includes a plurality of reinforcement units 4A and 4B each including a plurality of pipes 2 arranged in a row along the installation direction (left-right direction) of the retaining wall 20, and The number of reinforcement units 4A, 4B that the ground reinforcement structure 1 has and the spacing between the pipes 2 (the spacing in the installation direction of the retaining wall 20) are a combination that satisfies at least one of the first condition, the second condition, and the third condition. It is possible to set the number n and the interval W. Therefore, for example, when the number of reinforcing units 4A, 4B is one, even if the interval W that satisfies at least one of the first condition, second condition, and third condition becomes a value that is difficult to realize, the reinforcing units 4A, 4B By increasing the number of reinforcing units 4A, 4B and the spacing between the pipes 2 to satisfy at least one of the first condition, the second condition, and the third condition, the spacing between the pipes 2 can be increased. It becomes possible to set the distance W to be an easily realized distance W, and it becomes possible to reliably exhibit an excellent reinforcing effect.

また、本実施形態によれば、地盤補強構造1(Λ型タイプの地盤補強構造1)は、パイプ2として、互いに平行でない第一パイプ(谷側パイプ)及び第二パイプ(山側パイプ)を備えており、第一パイプ及び第二パイプは、上端部同士が結合されて、下端部同士が擁壁20の設置方向(左右方向)に直交する前後方向に離れているので、第一パイプ及び第二パイプのうち、一方のパイプ(谷側パイプ)の上端部に、他方のパイプ(山側パイプ)の引抜き抵抗Rt(具体的には、引抜き抵抗Rの谷側パイプに対する直角成分R)が作用することとなる。すなわち、他方のパイプによって、一方のパイプの上端部を押さえることができるので、擁壁背面地盤10をより効果的に補強することが可能となる。
さらに、第一パイプに対する第二パイプの角度、及びパイプ2の間隔(擁壁20の設置方向における間隔)を、第一条件と第二条件と第三条件の少なくとも一つを満たす組合せの角度2α及び間隔Wに設定することが可能である。したがって、例えば第一パイプ及び第二パイプを平行とした場合に第一条件と第二条件と第三条件の少なくとも一つを満たす間隔Wが実現困難な値となっても、第一パイプ及び第二パイプを互いに平行でない状態にして、第一パイプに対する第二パイプの角度及びパイプ2の間隔の組合せによって、第一条件と第二条件と第三条件の少なくとも一つを満たすようにすることで、パイプ2の間隔を実現容易な間隔Wとすることが可能となり、優れた補強効果を確実に発揮することが可能となる。
なお、本実施形態では、第一パイプ(谷側パイプ)及び第二パイプ(山側パイプ)は、上端部同士が結合部材3を介して結合されているが、これに限られるものではなく、第一パイプ及び第二パイプは、例えば、上端部同士が直接結合されていてもよい。第一パイプ及び第二パイプの上端部同士を直接結合する手法としては、例えばクランプ(あるいはワイヤ等)を用いて直接結合してもよいし、あるいは、溶接等によって直接結合してもよい。また、第一パイプ及び第二パイプの上端部同士を直接結合する場合は、結合部材3を備えていなくてもよい。第一パイプ及び第二パイプの上端部同士を直接結合する場合であって、結合部材3を備える場合には、当該結合部材3は、複数の第一パイプ同士の結合するものであってもよいし、複数の第二パイプ同士を結合するものであってもよい。
Further, according to the present embodiment, the ground reinforcement structure 1 (Λ type ground reinforcement structure 1) includes a first pipe (valley side pipe) and a second pipe (mountain side pipe) as the pipes 2, which are not parallel to each other. The upper ends of the first pipe and the second pipe are connected to each other, and the lower ends of the first pipe and the second pipe are separated from each other in the front-rear direction perpendicular to the installation direction (left-right direction) of the retaining wall 20. Of the two pipes, at the upper end of one pipe (the valley side pipe), the pulling resistance Rt of the other pipe (the mountain side pipe) (specifically, the perpendicular component R H of the pulling resistance R t with respect to the valley side pipe) It will work. That is, since the upper end of one pipe can be held down by the other pipe, it becomes possible to reinforce the retaining wall rear ground 10 more effectively.
Furthermore, the angle of the second pipe with respect to the first pipe and the interval between the pipes 2 (the interval in the installation direction of the retaining wall 20) are set to an angle 2α of a combination that satisfies at least one of the first condition, the second condition, and the third condition. and the interval W can be set. Therefore, for example, even if the distance W that satisfies at least one of the first, second, and third conditions is difficult to achieve when the first pipe and the second pipe are parallel, the first pipe and the second pipe By making the two pipes not parallel to each other, the combination of the angle of the second pipe with respect to the first pipe and the interval between the pipes 2 satisfies at least one of the first condition, the second condition, and the third condition. , it becomes possible to set the interval between the pipes 2 to an easily realized interval W, and it becomes possible to reliably exhibit an excellent reinforcing effect.
In addition, in this embodiment, the first pipe (valley side pipe) and the second pipe (mountain side pipe) are connected at their upper ends via the connecting member 3, but this is not limited to this. For example, the upper ends of the first pipe and the second pipe may be directly connected to each other. As a method for directly coupling the upper ends of the first pipe and the second pipe, for example, they may be directly coupled using a clamp (or a wire, etc.), or may be directly coupled by welding or the like. Further, when the upper end portions of the first pipe and the second pipe are directly connected to each other, the connecting member 3 may not be provided. When the upper ends of the first pipe and the second pipe are directly connected to each other and a connecting member 3 is provided, the connecting member 3 may connect a plurality of first pipes to each other. However, a plurality of second pipes may be connected to each other.

また、本実施形態によれば、Λ型タイプの地盤補強構造1において、第一パイプ(谷側パイプ)を、下端部が、上端部を通る仮想の鉛直線よりも前側(擁壁20側)に位置する状態で設置するとともに、第二パイプ(山側パイプ)を、下端部が、上端部を通る仮想の鉛直線よりも後側(建物30側)に位置する状態で設置することが可能である。したがって、第一パイプ及び第二パイプは互いに向かうように斜めに設置されている、すなわち第一パイプ及び第二パイプはΛ型に結合されているので、地盤補強構造1の設置場所が狭くても、第一パイプに対する第二パイプの角度2αを大きくすることができる。第一パイプに対する第二パイプの角度2αが大きいほど(90度に近いほど)、第一パイプの上端部を押さえる力(直角成分R(=R・sin2α))が大きくなるので、擁壁背面地盤10をより効果的に補強することが可能となる。 Further, according to the present embodiment, in the Λ type ground reinforcement structure 1, the lower end of the first pipe (valley side pipe) is on the front side (retaining wall 20 side) than the imaginary vertical line passing through the upper end. In addition, it is possible to install the second pipe (mountain side pipe) with the lower end located on the rear side (building 30 side) of the imaginary vertical line passing through the upper end. be. Therefore, since the first pipe and the second pipe are installed diagonally toward each other, that is, the first pipe and the second pipe are connected in a Λ shape, even if the installation location of the ground reinforcement structure 1 is narrow. , the angle 2α of the second pipe with respect to the first pipe can be increased. The larger the angle 2α of the second pipe with respect to the first pipe (closer to 90 degrees), the greater the force (right angle component R H (=R t・sin2α)) that presses the upper end of the first pipe, so It becomes possible to reinforce the back ground 10 more effectively.

また、本実施形態によれば、地盤補強構造1において、パイプ2の長さ及びパイプ2の間隔(擁壁20の設置方向(左右方向)における間隔)を、第三条件を満たす組合せの長さL及び間隔Wに設定することが可能である。したがって、例えばパイプ2の長さをLaとした場合に第三条件を満たす間隔Wが実現困難な値となっても、パイプ2の長さをLaよりも長くして、パイプ2の長さ及びパイプ2の間隔の組合せによって、第三条件を満たすようにすることで、パイプ2の間隔を実現容易な間隔Wとすることが可能となり、優れた補強効果を確実に発揮することが可能となる。 Further, according to the present embodiment, in the ground reinforcement structure 1, the length of the pipes 2 and the interval between the pipes 2 (the interval in the installation direction (horizontal direction) of the retaining wall 20) are set to the length of the combination satisfying the third condition. It is possible to set it to L 0 and the interval W. Therefore, for example, if the length of the pipe 2 is La, even if the interval W that satisfies the third condition becomes a value that is difficult to achieve, the length of the pipe 2 is made longer than La, and the length of the pipe 2 and By satisfying the third condition by combining the spacings of the pipes 2, it becomes possible to set the spacing between the pipes 2 to an easily realized spacing W, and it becomes possible to reliably exhibit an excellent reinforcing effect. .

また、本実施形態の設計方法は、擁壁20の背面側に位置する擁壁背面地盤10を補強する地盤補強構造1の設計方法、具体的には擁壁20及び擁壁背面地盤10のすべり破壊に対して所定の安全率以上を確保するための地盤補強の設計方法であって、地盤補強構造1は、下端部が擁壁背面地盤10のすべり面12よりも深く設置されるパイプ2を複数備えており、複数のパイプ2は、擁壁20の設置方向(左右方向)に所定間隔で並んで配置されている。そして、当該所定間隔を、パイプ2の最大曲げモーメント(曲げ縁応力度σb)が許容曲げモーメント(許容曲げ応力度σa)を下回るという第一条件と、パイプ2の最大せん断力(せん断応力度τs)が許容せん断力(許容せん断応力度τa)を下回るという第二条件と、パイプ2の根入れ部前面地盤の受働土圧Qpがパイプ2の作用水平力(負担水平力H’)を上回るという第三条件と、の少なくとも一つを満たす間隔Wとすることが可能であるので、パイプ2の曲げ抵抗、パイプ2のせん断抵抗、地盤の受働抵抗の少なくとも一つによって地すべり抑止力を高めることができる。すなわち、パイプ2の間隔(擁壁20の設置方向における間隔)を、パイプ2の特性や地盤の特性を考慮した間隔Wとすることが可能であるので、優れた補強効果を発揮することができる。
さらに、Λ型タイプの場合は、すべり力に対して、第一パイプ(谷側パイプ)にはその曲げ強度とせん断強度及びすべり面以深のパイプ前面の受働抵抗、第二パイプ(山側パイプ)にはパイプの引抜抵抗によって、第一パイプ頭部の水平変位を抑制するとともに、第一パイプに発生する最大曲げモーメントと最大せん断力を低減する役割に期待することができる。
In addition, the design method of the present embodiment is a design method of a ground reinforcement structure 1 that reinforces the retaining wall back ground 10 located on the back side of the retaining wall 20, specifically, the retaining wall 20 and the retaining wall back ground 10 are designed to prevent slippage of the retaining wall 20 and the retaining wall back ground 10. This is a ground reinforcement design method to ensure a predetermined safety factor or more against destruction, and the ground reinforcement structure 1 includes a pipe 2 whose lower end is installed deeper than the slip surface 12 of the retaining wall back ground 10. A plurality of pipes 2 are provided, and the plurality of pipes 2 are arranged side by side at predetermined intervals in the installation direction (horizontal direction) of the retaining wall 20. The predetermined interval is defined by the first condition that the maximum bending moment (bending edge stress σb) of the pipe 2 is less than the allowable bending moment (allowable bending stress σa), and the maximum shear force (shear stress τs) of the pipe 2. ) is below the allowable shear force (allowable shear stress degree τa), and the passive earth pressure Qp of the ground in front of the embedded part of the pipe 2 exceeds the acting horizontal force of the pipe 2 (burden horizontal force H'). Since it is possible to set the interval W to satisfy at least one of the third condition, the landslide deterrent force can be increased by at least one of the bending resistance of the pipe 2, the shear resistance of the pipe 2, and the passive resistance of the ground. can. That is, since it is possible to set the interval between the pipes 2 (the interval in the installation direction of the retaining wall 20) to the interval W that takes into account the characteristics of the pipes 2 and the characteristics of the ground, it is possible to exhibit an excellent reinforcing effect. .
Furthermore, in the case of the Λ type, the bending strength and shear strength of the first pipe (trough side pipe) and the passive resistance of the front surface of the pipe deeper than the sliding surface, and the passive resistance of the second pipe (mountain side pipe) against the sliding force. can be expected to play a role in suppressing the horizontal displacement of the head of the first pipe and reducing the maximum bending moment and maximum shearing force generated in the first pipe by the pipe's pull-out resistance.

また、本実施形態によれば、擁壁背面地盤10に埋設された複数のパイプ2を備える地盤補強構造1の設計方法であって、擁壁背面地盤10の必要抑止力を計算する必要抑止力計算ステップ(ステップS4)と、パイプ2のパイプ条件を設定するパイプ条件設定ステップ(ステップS5)と、擁壁背面地盤10の地盤条件を設定する地盤条件設定ステップ(ステップS3)と、パイプ2の設置間隔W及び設置列数nに関する仮定値を設定する仮定ステップ(ステップS6)と、必要抑止力、パイプ条件、地盤条件、及び仮定値に基づいて、応力度σ,τを計算する応力度計算ステップ(ステップS9)と、パイプ条件及び地盤条件に基づいて、パイプ2の設置長さLを決定する設置長さ決定ステップ(ステップS11)と、を有し、パイプ条件設定ステップで設定したパイプ条件に含まれる許容応力度σ,τと応力度計算ステップで計算した応力度σ,τとを仮定値を変えて比較し、当該比較結果に基づいてパイプ2の設置間隔W及び設置列数nを決定する(図25参照)。 Further, according to the present embodiment, there is provided a method for designing a ground reinforcement structure 1 including a plurality of pipes 2 buried in the ground 10 behind a retaining wall, in which the required deterrent force of the ground 10 behind the retaining wall is calculated. a calculation step (step S4), a pipe condition setting step (step S5) for setting the pipe conditions of the pipe 2, a ground condition setting step (step S3) for setting the ground conditions for the ground 10 behind the retaining wall, and a An assumption step (step S6) of setting assumed values regarding the installation interval W and the number of installation rows n, and a stress calculation of stress degrees σ b and τ s based on the necessary deterrent force, pipe conditions, ground conditions, and assumed values. and an installation length determination step (step S11) that determines the installation length L0 of the pipe 2 based on the pipe conditions and ground conditions, and the installation length determination step (step S11) that determines the installation length L0 of the pipe 2 based on the pipe conditions and ground conditions. The allowable stress degrees σ a , τ a included in the pipe conditions calculated with the stress degrees σ b , τ s calculated in the stress calculation step are compared by changing the assumed values, and the installation interval of pipe 2 is determined based on the comparison result. Determine W and the number of installed rows n (see FIG. 25).

すなわち、地盤条件及びパイプ条件に基づいてパイプ2の設置間隔W、設置列数n、設置長さLを決定するので、対象となる擁壁背面地盤10の地盤条件と、使用するパイプ2のパイプ条件と、に応じた地盤補強構造1の設計が可能となり、信頼性の高い地盤補強構造1を構築することができる。したがって、本実施形態の設計方法で設計した地盤補強構造1で擁壁背面地盤10を補強することによって、パイプ2の曲げ強度やせん断強度によって地すべりに対する安全率(抵抗力)を高め、常時及び地震時における安全率(必要安全率)を確保することができる。これにより、常時及び地震時において擁壁20背面にある建物30の不同沈下を防止することが可能となる。 That is, since the installation interval W, the number of installation rows n, and the installation length L0 of the pipes 2 are determined based on the ground conditions and pipe conditions, the ground conditions of the target retaining wall rear ground 10 and the pipe 2 to be used It becomes possible to design the ground reinforcing structure 1 according to the pipe conditions, and it is possible to construct a highly reliable ground reinforcing structure 1. Therefore, by reinforcing the ground 10 behind the retaining wall with the ground reinforcement structure 1 designed using the design method of this embodiment, the safety factor (resistance) against landslides is increased by the bending strength and shear strength of the pipe 2, and It is possible to secure a safety factor (required safety factor) at the time. This makes it possible to prevent uneven settling of the building 30 on the back side of the retaining wall 20 at all times and during earthquakes.

また、擁壁背面地盤に建物を建築する場合には、(1)擁壁と建物との離隔距離を十分に確保する、(2)建物の基礎の根入れを深くする、(3)建物直下に杭を打つ、などの「近接擁壁に対する対応(安息角対応)」が必要になる。これに対し、擁壁背面地盤10に、本実施形態の設計方法で設計した地盤補強構造1を設置して補強することによって、パイプ2のすり抜け抵抗によって擁壁20に作用する土圧を軽減できるので、上記の「近接擁壁に対する対応」と同等の効果が期待できる。すなわち、地盤補強構造1が設置された擁壁背面地盤10においては、擁壁と建物との離隔距離を十分に確保することなく、建物の基礎の根入れを深くすることなく、建物直下に杭を打つことなく、建物を建築することが可能となり、敷地(擁壁背面地盤10の天端)を有効活用することができる。 In addition, when building a building on the ground behind a retaining wall, (1) ensure a sufficient distance between the retaining wall and the building, (2) deeply embed the foundation of the building, and (3) directly under the building. It will be necessary to take measures to deal with the nearby retaining wall (angle of repose), such as driving piles into the wall. On the other hand, by installing and reinforcing the ground reinforcement structure 1 designed by the design method of this embodiment on the ground 10 behind the retaining wall, it is possible to reduce the earth pressure acting on the retaining wall 20 due to the resistance of the pipe 2 passing through. Therefore, the same effect as the above-mentioned ``measure against adjacent retaining walls'' can be expected. In other words, in the ground 10 behind the retaining wall where the ground reinforcement structure 1 is installed, piles are installed directly under the building without ensuring a sufficient distance between the retaining wall and the building and without deepening the foundation of the building. It becomes possible to construct a building without striking the ground, and the site (the top of the ground 10 behind the retaining wall) can be effectively utilized.

また、本実施形態によれば、地盤補強構造1の設計方法において、パイプ条件、地盤条件、及び仮定値に基づいて、パイプ2の負担水平力H’を計算する負担水平力計算ステップ(ステップS6)と、パイプ条件、地盤条件、及び仮定値に基づいて、パイプ2の受働土圧Qを計算する受働土圧計算ステップ(ステップS13)と、を有し、負担水平力計算ステップで計算した負担水平力H’と受働土圧計算ステップで計算した受働土圧Qとを仮定値を変えて比較し、当該比較結果に基づいてパイプ2の設置間隔W及び設置列数nを決定する(図25参照)。
すなわち、応力度だけでなく負担水平力及び受働土圧も考慮してパイプ2の設置間隔W、設置列数nを決定するので、より信頼性の高い地盤補強構造1を構築することが可能となる。
Further, according to the present embodiment, in the design method of the ground reinforcement structure 1, the burden horizontal force calculation step (step S6 ), and a passive earth pressure calculation step (step S13) that calculates the passive earth pressure Q p of the pipe 2 based on the pipe conditions, ground conditions, and assumed values, and a passive earth pressure calculation step (step S13) that calculates the passive earth pressure Q p of the pipe 2, which is The burden horizontal force H' and the passive earth pressure Qp calculated in the passive earth pressure calculation step are compared with different assumed values, and the installation interval W and the number of installation rows n of the pipes 2 are determined based on the comparison results ( (See Figure 25).
That is, since the installation interval W of the pipes 2 and the number of installation rows n are determined by considering not only the stress level but also the burden horizontal force and the passive earth pressure, it is possible to construct a more reliable ground reinforcement structure 1. Become.

また、本実施形態によれば、地盤補強構造1の設計方法において、仮定ステップ(ステップS6)では、パイプ2の設置間隔Wとして、W≦8D(D:パイプ2の直径)を満たす値を仮定するように構成することが可能である。
このように構成することによって、決定したパイプ2の設置間隔WがW≦8D(D:パイプ2の直径)を満たすこととなるので、隣接するパイプ2同士の間を土塊がすり抜ける土塊の中抜けを防止することが可能となる。
Further, according to the present embodiment, in the design method of the ground reinforcement structure 1, in the assumption step (step S6), a value satisfying W≦8D (D: diameter of the pipe 2) is assumed as the installation interval W of the pipe 2. It is possible to configure it to do so.
With this configuration, the determined installation interval W of the pipes 2 satisfies W≦8D (D: the diameter of the pipes 2), so that there is no gap between the soil masses where the soil masses slip between adjacent pipes 2. This makes it possible to prevent

また、本実施形態によれば、地盤補強構造1には、パイプ2を鉛直に設置する第一タイプ(II型タイプ)と、パイプ2を斜めに設置する第二タイプ(Λ型タイプ)と、があり、擁壁背面地盤10の高さ(擁壁20の高さh)に基づいてタイプを決定するように構成することが可能である。具体的には、例えば、h≦2.0mである場合にはII型タイプを選択し、2.0m<h<3.0mである場合には条件によりII型タイプ又はΛ型タイプを選択し、3.0m≦hである場合にはΛ型タイプを選択するように構成することが可能である。
このように構成することで、より信頼性の高い地盤補強構造1を構築することが可能となる。
According to the present embodiment, the ground reinforcement structure 1 includes a first type (II type) in which the pipe 2 is installed vertically, and a second type (Λ type) in which the pipe 2 is installed diagonally. The type can be determined based on the height of the retaining wall rear ground 10 (height h of the retaining wall 20). Specifically, for example, if h≦2.0m, type II is selected, and if 2.0m<h<3.0m, type II or Λ type is selected depending on the conditions. , 3.0m≦h, the Λ type can be selected.
By configuring in this way, it becomes possible to construct a more reliable ground reinforcement structure 1.

また、本実施形態によれば、地盤補強構造1の設計方法において、地盤補強構造1が第二タイプ(Λ型タイプ)である場合には、仮定ステップ(ステップS6)で、パイプ2の設置角度2α、設置間隔W、及び設置列数nに関する仮定値を設定し、比較結果に基づいてパイプ2の設置角度2α、設置間隔W、及び設置列数nを決定する。
すなわち、地盤補強構造1が第二タイプ(Λ型タイプ)である場合には、地盤条件及びパイプ条件に基づいてパイプ2の設置角度2αも決定するので、より信頼性の高い地盤補強構造1を構築することが可能となる。
Further, according to the present embodiment, in the method for designing the ground reinforcement structure 1, when the ground reinforcement structure 1 is of the second type (Λ type), the installation angle of the pipe 2 is determined in the assumption step (step S6). 2α, the installation interval W, and the number n of installation rows are set, and the installation angle 2α of the pipe 2, the installation interval W, and the number n of installation rows are determined based on the comparison results.
In other words, when the ground reinforcement structure 1 is the second type (Λ type), the installation angle 2α of the pipe 2 is also determined based on the ground conditions and pipe conditions, so a more reliable ground reinforcement structure 1 can be created. It becomes possible to construct.

また、本実施形態によれば、パイプ2は単管パイプである。
したがって、パイプ2として細径のパイプである単管パイプを用いるので、施工性が良く、地盤を乱すことがなくパイプの抵抗力(周面摩擦力)を確保できる。
また、細径のパイプである単管パイプを用いるので、大掛かりな建設機械を使用せずとも施工することができる。すなわち、狭小地での施工が可能である。したがって、敷地内(擁壁背面地盤10の天端)に建物30が既に建っていても、敷地内での施工が可能であるので、隣地を使用することなく地盤補強構造1を構築できる。
Further, according to this embodiment, the pipe 2 is a single pipe.
Therefore, since a single pipe having a small diameter is used as the pipe 2, the construction is easy and the resistance force (circumferential surface friction force) of the pipe can be ensured without disturbing the ground.
Furthermore, since a single pipe with a small diameter is used, construction can be carried out without using large-scale construction machinery. In other words, construction can be carried out in narrow spaces. Therefore, even if the building 30 is already erected on the site (the top of the retaining wall rear ground 10), construction can be carried out on the site, so the ground reinforcement structure 1 can be constructed without using the adjacent land.

1 地盤補強構造
2 パイプ
3 結合部材
4A,4B 補強ユニット
10 擁壁背面地盤
12 すべり面
20 擁壁
1 Ground reinforcement structure 2 Pipe 3 Connection members 4A, 4B Reinforcement unit 10 Retaining wall back ground 12 Sliding surface 20 Retaining wall

Claims (7)

擁壁の背面側に位置する擁壁背面地盤を補強する地盤補強構造であって、
前記擁壁背面地盤に埋設され、下端部が当該擁壁背面地盤のすべり面よりも深く設置されるパイプを複数備え、
複数の前記パイプは、前記パイプの最大曲げモーメントが許容曲げモーメントを下回るという第一条件と、前記パイプの最大せん断力が許容せん断力を下回るという第二条件と、前記パイプの根入れ部前面地盤の受働土圧が前記パイプの作用水平力を上回るという第三条件と、の少なくとも一つを満たす間隔で、前記擁壁の設置方向に並んで配置されていることを特徴とする地盤補強構造。
A ground reinforcement structure for reinforcing the ground behind the retaining wall located on the back side of the retaining wall,
A plurality of pipes are buried in the ground behind the retaining wall, and the lower ends thereof are installed deeper than the sliding surface of the ground behind the retaining wall,
The plurality of pipes meet a first condition that the maximum bending moment of the pipes is less than the allowable bending moment, a second condition that the maximum shearing force of the pipes is less than the allowable shearing force, and a ground surface in front of the embedded part of the pipes. A ground reinforcing structure characterized in that the retaining walls are arranged side by side in the installation direction at intervals that satisfy at least one of the third condition that the passive earth pressure of the pipe exceeds the acting horizontal force of the pipe.
請求項1に記載の地盤補強構造において、
前記擁壁背面地盤に埋設され、前記擁壁の設置方向に並ぶ複数の前記パイプを結合する結合部材を備え、
前記結合部材は、略水平に設置され、前記設置方向に沿って長尺な部材であり、前記パイプの上端部と接合部材によって接合されていることを特徴とする地盤補強構造。
In the ground reinforcement structure according to claim 1,
a connecting member that is buried in the ground behind the retaining wall and connects the plurality of pipes that are lined up in the installation direction of the retaining wall;
The ground reinforcement structure is characterized in that the connecting member is installed substantially horizontally, is a long member along the installation direction, and is joined to the upper end of the pipe by a joining member.
請求項1に記載の地盤補強構造において、
前記擁壁の設置方向に沿って一列に並ぶ複数の前記パイプを備える補強ユニットを複数有し、
複数の前記補強ユニットは、前記設置方向に直交する方向に並んで配置されており、
当該地盤補強構造が有する前記補強ユニットの数、及び前記パイプの前記設置方向における間隔は、前記第一条件と前記第二条件と前記第三条件の少なくとも一つを満たす組合せの数及び間隔に設定されていることを特徴とする地盤補強構造。
In the ground reinforcement structure according to claim 1,
A plurality of reinforcing units each including a plurality of the pipes arranged in a row along the installation direction of the retaining wall,
The plurality of reinforcing units are arranged side by side in a direction perpendicular to the installation direction,
The number of reinforcement units that the ground reinforcement structure has and the spacing in the installation direction of the pipes are set to the number and spacing of a combination that satisfies at least one of the first condition, the second condition, and the third condition. A ground reinforcement structure characterized by:
請求項1に記載の地盤補強構造において、
前記パイプとして、互いに平行でない第一パイプ及び第二パイプを備え、
前記第一パイプ及び前記第二パイプは、上端部同士が結合されて、下端部同士が前記設置方向に直交する前後方向に離れており、
前記第一パイプに対する前記第二パイプの角度、及び前記パイプの前記設置方向における間隔は、前記第一条件と前記第二条件と前記第三条件の少なくとも一つを満たす組合せの角度及び間隔に設定されている特徴とする地盤補強構造。
In the ground reinforcement structure according to claim 1,
The pipes include a first pipe and a second pipe that are not parallel to each other,
The first pipe and the second pipe have upper end portions connected to each other and lower end portions separated from each other in a front-back direction perpendicular to the installation direction,
The angle of the second pipe with respect to the first pipe and the interval between the pipes in the installation direction are set to a combination of angle and interval that satisfies at least one of the first condition, the second condition, and the third condition. The ground reinforcement structure is characterized by
請求項4に記載の地盤補強構造において、
前記第一パイプは、下端部が、上端部を通る仮想の鉛直線よりも前側に位置する状態で設置されており、
前記第二パイプは、下端部が、上端部を通る仮想の鉛直線よりも後側に位置する状態で設置されていることを特徴とする地盤補強構造。
In the ground reinforcement structure according to claim 4,
The first pipe is installed with a lower end located in front of an imaginary vertical line passing through the upper end,
The ground reinforcing structure is characterized in that the second pipe is installed such that a lower end thereof is located on the rear side of an imaginary vertical line passing through the upper end.
請求項1に記載の地盤補強構造において、
前記パイプの長さ、及び前記パイプの前記設置方向における間隔は、前記第三条件を満たす組合せの長さ及び間隔に設定されていることを特徴とする地盤補強構造。
In the ground reinforcement structure according to claim 1,
A ground reinforcement structure, wherein the length of the pipe and the interval between the pipes in the installation direction are set to a combination of length and interval that satisfies the third condition.
擁壁の背面側に位置する擁壁背面地盤を補強する地盤補強構造の設計方法であって、
前記地盤補強構造は、下端部が前記擁壁背面地盤のすべり面よりも深く設置されるパイプを複数備えており、
複数の前記パイプは、前記擁壁の設置方向に所定間隔で並んで配置されており、
前記所定間隔を、
前記パイプの最大曲げモーメントが許容曲げモーメントを下回るという第一条件と、
前記パイプの最大せん断力が許容せん断力を下回るという第二条件と、
前記パイプの根入れ部前面地盤の受働土圧が前記パイプの作用水平力を上回るという第三条件と、の少なくとも一つを満たす間隔とすることを特徴とする設計方法。
A method for designing a ground reinforcement structure for reinforcing the ground behind a retaining wall located on the back side of a retaining wall, the method comprising:
The ground reinforcement structure includes a plurality of pipes whose lower ends are installed deeper than the slip surface of the ground behind the retaining wall,
The plurality of pipes are arranged side by side at predetermined intervals in the installation direction of the retaining wall,
The predetermined interval is
a first condition that the maximum bending moment of the pipe is less than an allowable bending moment;
a second condition that the maximum shear force of the pipe is less than an allowable shear force;
A design method characterized in that the distance is set to satisfy at least one of the third condition that the passive earth pressure in the ground in front of the penetration part of the pipe exceeds the acting horizontal force of the pipe.
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