JP3496198B2 - グラウトと地山のせん断強度試験方法 - Google Patents
グラウトと地山のせん断強度試験方法Info
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- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロックボルトやケ
ーブルボルト等により、トンネル、地下空洞、斜面、法
面の補強や支保を行う場合に、ボルト長、本数、設計定
数等を決定するための有効なデータを提供することので
きる原位置におけるグラウトと地山のせん断強度試験方
法に関する。
ーブルボルト等により、トンネル、地下空洞、斜面、法
面の補強や支保を行う場合に、ボルト長、本数、設計定
数等を決定するための有効なデータを提供することので
きる原位置におけるグラウトと地山のせん断強度試験方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】トンネル、地下空洞、斜面安定の補強材
として使用される全面グラウト型ロックボルトやケーブ
ルボルト等のアンカー用引張材の破壊形態は、ボルト自
体の強度、ボルト／グラウト間の付着強度、グラウト／
地山間の付着強度、及び地山のせん断強度の関係によっ
て異なる。
として使用される全面グラウト型ロックボルトやケーブ
ルボルト等のアンカー用引張材の破壊形態は、ボルト自
体の強度、ボルト／グラウト間の付着強度、グラウト／
地山間の付着強度、及び地山のせん断強度の関係によっ
て異なる。
【０００３】図２はボルトの破壊形態の種類を示してい
る。図において、１はボルト、２はグラウト、３は地
山、４は孔を示す。（Ａ）はボルト１の破断であり、地
山３が硬岩の場合に主に発生する。（Ｂ）はボルト１と
グラウト２間の付着切れであり、地山３が硬岩の場合に
主に発生する。（Ｃ）はグラウト２部のせん断破壊であ
る。（Ｄ）はグラウト２と地山３間のせん断破壊であ
り、地山３が軟岩の場合に主に発生する。（Ｅ）は孔４
周辺の地山３のせん断破壊であり、地山が軟岩の場合に
主に発生する。
る。図において、１はボルト、２はグラウト、３は地
山、４は孔を示す。（Ａ）はボルト１の破断であり、地
山３が硬岩の場合に主に発生する。（Ｂ）はボルト１と
グラウト２間の付着切れであり、地山３が硬岩の場合に
主に発生する。（Ｃ）はグラウト２部のせん断破壊であ
る。（Ｄ）はグラウト２と地山３間のせん断破壊であ
り、地山３が軟岩の場合に主に発生する。（Ｅ）は孔４
周辺の地山３のせん断破壊であり、地山が軟岩の場合に
主に発生する。
【０００４】一般に、硬岩の場合は、ボルト自体または
ボルト／グラウト間付着の強度が破壊挙動を支配する
が、軟岩の場合には、グラウトと地山間の付着強度、ま
たは地山自体のせん断強度が破壊挙動を支配する。ここ
で、ボルト自体の強度、ボルト／グラウト間の付着強度
は、室内試験で求めることができるが、グラウト／地山
間の付着強度、及び、地山のせん断強度は、地山に大き
く依存するため、原位置において評価する必要がある。
特に、軟岩等の地山ではそれが重要となる。
ボルト／グラウト間付着の強度が破壊挙動を支配する
が、軟岩の場合には、グラウトと地山間の付着強度、ま
たは地山自体のせん断強度が破壊挙動を支配する。ここ
で、ボルト自体の強度、ボルト／グラウト間の付着強度
は、室内試験で求めることができるが、グラウト／地山
間の付着強度、及び、地山のせん断強度は、地山に大き
く依存するため、原位置において評価する必要がある。
特に、軟岩等の地山ではそれが重要となる。
【０００５】通常、ボルトの引き抜き耐力は、施工の品
質管理を目的として、実施工の打設長（３ｍ以上）に対
して引き抜き試験が行われている。この方法では、打設
長が長いため、得られる引き抜き耐力が、（Ａ）〜
（Ｅ）のどの破壊形態で生じたかを特定することが難し
かった。
質管理を目的として、実施工の打設長（３ｍ以上）に対
して引き抜き試験が行われている。この方法では、打設
長が長いため、得られる引き抜き耐力が、（Ａ）〜
（Ｅ）のどの破壊形態で生じたかを特定することが難し
かった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
引き抜き試験では、実施工の打設長に対して引き抜きを
行っていたので、破壊形態を特定するのが難しく、その
結果、グラウト／地山間の付着強度や地山のせん断強度
を評価するのが困難であった。
引き抜き試験では、実施工の打設長に対して引き抜きを
行っていたので、破壊形態を特定するのが難しく、その
結果、グラウト／地山間の付着強度や地山のせん断強度
を評価するのが困難であった。
【０００７】本発明は、上記事情を考慮し、ロックボル
ト、ケーブルボルト等による地山補強の設計の際に必要
となるグラウト／地山間、または地山のせん断強度を簡
易的に測定することのできるグラウトと地山のせん断強
度試験方法を提供することを目的とする。
ト、ケーブルボルト等による地山補強の設計の際に必要
となるグラウト／地山間、または地山のせん断強度を簡
易的に測定することのできるグラウトと地山のせん断強
度試験方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、地山
に穿設した少なくとも３種類の異なる穿孔径を有する孔
内に、グラウトを介して、先端にアンカーを有した０．
５ｍの長さのボルトを全面定着させ、そのボルトの孔外
への露出端にカプラとテンションロッドを介してジャッ
キを接続して、ジャッキによりボルトに引き抜き荷重を
加えながら、ボルトの露出端の軸方向変位を測定し、そ
れにより、引き抜き荷重と軸方向変位の関係を求めるこ
とで、グラウトと地山間または地山間のせん断強度を算
出することを特徴とする。
に穿設した少なくとも３種類の異なる穿孔径を有する孔
内に、グラウトを介して、先端にアンカーを有した０．
５ｍの長さのボルトを全面定着させ、そのボルトの孔外
への露出端にカプラとテンションロッドを介してジャッ
キを接続して、ジャッキによりボルトに引き抜き荷重を
加えながら、ボルトの露出端の軸方向変位を測定し、そ
れにより、引き抜き荷重と軸方向変位の関係を求めるこ
とで、グラウトと地山間または地山間のせん断強度を算
出することを特徴とする。
【０００９】請求項２の発明は、請求項１において、前
記ボルトの外周に歪みゲージを貼付し、ボルトの降伏時
の前記歪みゲージの値からグラウト部に発生した内圧を
求めることを特徴とする。
記ボルトの外周に歪みゲージを貼付し、ボルトの降伏時
の前記歪みゲージの値からグラウト部に発生した内圧を
求めることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１（ａ）は実施形態の試験を行う
ための装置を示し、（ｂ）はボルトの先端部の正面図、
（ｃ）は図（ａ）の要部拡大図である。この試験装置
は、先端にアンカー１１を有する短長のボルト１２と、
ボルト１２とカプラ１３を介して連結されるテンション
ロッド１４と、テンションロッド１４を介してボルト１
２に引き抜き力を与えるジャッキ１５と、ジャッキ１５
にセットされた引き抜き量計測用の変位計（ダイヤルゲ
ージ）１６と、ジャッキ１５の反力を地山３に伝えるチ
ェアブロック１７及び球座１８とを備える。また、図に
おいて、１９はテンションロッド１４をジャッキ１５に
固定するナット、２０は手動ポンプ、２１はジャッキ１
５への供給圧を計測する圧力ゲージである。
基づいて説明する。図１（ａ）は実施形態の試験を行う
ための装置を示し、（ｂ）はボルトの先端部の正面図、
（ｃ）は図（ａ）の要部拡大図である。この試験装置
は、先端にアンカー１１を有する短長のボルト１２と、
ボルト１２とカプラ１３を介して連結されるテンション
ロッド１４と、テンションロッド１４を介してボルト１
２に引き抜き力を与えるジャッキ１５と、ジャッキ１５
にセットされた引き抜き量計測用の変位計（ダイヤルゲ
ージ）１６と、ジャッキ１５の反力を地山３に伝えるチ
ェアブロック１７及び球座１８とを備える。また、図に
おいて、１９はテンションロッド１４をジャッキ１５に
固定するナット、２０は手動ポンプ、２１はジャッキ１
５への供給圧を計測する圧力ゲージである。
【００１１】ボルト１２の長さＬは、通常実施工の使用
長（３ｍ以上）よりも短い０．５ｍであり、このように
短くすることで、グラウト２／地山３間、または、地山
３のみにせん断破壊が発生するようにしている。ボルト
１２の種類としては、グラウト２との付着の大きい異形
棒鋼材を使用している。異形棒鋼材を使用したこと、及
び、先端にアンカー１１を設けたことで、ボルト１２／
グラウト２間の付着を大きくし、引き抜きにより、グラ
ウト２／地山３間にせん断力がスムーズに伝達されるよ
うにしている。
長（３ｍ以上）よりも短い０．５ｍであり、このように
短くすることで、グラウト２／地山３間、または、地山
３のみにせん断破壊が発生するようにしている。ボルト
１２の種類としては、グラウト２との付着の大きい異形
棒鋼材を使用している。異形棒鋼材を使用したこと、及
び、先端にアンカー１１を設けたことで、ボルト１２／
グラウト２間の付着を大きくし、引き抜きにより、グラ
ウト２／地山３間にせん断力がスムーズに伝達されるよ
うにしている。
【００１２】また、ボルト１２の先端部の外周には、軸
方向及び周方向の歪みを測定できるように歪みゲージ３
０を貼付し、試験時に発生するグラウト２／地山３間の
垂直方向応力を評価できるようにしている。さらに、ジ
ャッキ１５の反力による地山３の拘束効果を少なくする
ために、チェアブロック１７の直径は１０ｃｍ以上とし
てある。
方向及び周方向の歪みを測定できるように歪みゲージ３
０を貼付し、試験時に発生するグラウト２／地山３間の
垂直方向応力を評価できるようにしている。さらに、ジ
ャッキ１５の反力による地山３の拘束効果を少なくする
ために、チェアブロック１７の直径は１０ｃｍ以上とし
てある。
【００１３】この試験を実施する場合、まず、地山３に
所定の径の孔４を穿設する。穿孔径Ｄは、例えば３種類
（４０〜７０ｍｍの間の３つの値）用意する。そして、
孔４内にボルト１２を挿入してグラウト２を充填し、グ
ラウト２を固化させることでボルト１２を地山３に全面
定着させる。
所定の径の孔４を穿設する。穿孔径Ｄは、例えば３種類
（４０〜７０ｍｍの間の３つの値）用意する。そして、
孔４内にボルト１２を挿入してグラウト２を充填し、グ
ラウト２を固化させることでボルト１２を地山３に全面
定着させる。
【００１４】グラウト２が固化したら、ボルト１２の孔
４外への露出端をカプラ１３によりテンションロッド１
４に接合し、ナット１９でジャッキ１５に固定する。そ
の状態で、ジャッキ１５によりボルト１２に引き抜き力
を作用させ、引き抜き荷重を測定しながら、ボルト１２
の露出端の軸方向変位を、ジャッキ１５にセットした変
位計１６で読み取る。そして、引き抜き荷重と軸方向変
位の関係を求めることで、グラウトと地山間または地山
間のせん断強度を算出する。
４外への露出端をカプラ１３によりテンションロッド１
４に接合し、ナット１９でジャッキ１５に固定する。そ
の状態で、ジャッキ１５によりボルト１２に引き抜き力
を作用させ、引き抜き荷重を測定しながら、ボルト１２
の露出端の軸方向変位を、ジャッキ１５にセットした変
位計１６で読み取る。そして、引き抜き荷重と軸方向変
位の関係を求めることで、グラウトと地山間または地山
間のせん断強度を算出する。
【００１５】具体的には、引き抜き試験で得られる荷重
−変位の関係から、せん断強度とせん断剛性を算出す
る。つまり、荷重をグラウト周面積（ボルト長×グラウ
ト周長）で除して、せん断応力−変位の関係を表す曲線
を求め、この曲線から、降伏せん断強度（τ）と、せん
断剛性（Ｇ）を算出する。
−変位の関係から、せん断強度とせん断剛性を算出す
る。つまり、荷重をグラウト周面積（ボルト長×グラウ
ト周長）で除して、せん断応力−変位の関係を表す曲線
を求め、この曲線から、降伏せん断強度（τ）と、せん
断剛性（Ｇ）を算出する。
【００１６】また、降伏時のボルト１２の周方向歪みを
歪みゲージ１３の値から読み取り、グラウト３部に発生
した内圧を求めて、当該試験でのグラウト２／地山３間
の垂直応力（σ）を求める。また、異なる３種類の穿孔
径の試験で得られたτ−σの関係から、グラウト２／地
山３、または地山３のせん断強度特性値（粘着力ｃと内
部摩擦角φ）を求める。なお、破壊面の判定（グラウト
２／地山３間か地山３間かの判定）は、引き抜き試験後
のグラウトと地山の観察から判断する。
歪みゲージ１３の値から読み取り、グラウト３部に発生
した内圧を求めて、当該試験でのグラウト２／地山３間
の垂直応力（σ）を求める。また、異なる３種類の穿孔
径の試験で得られたτ−σの関係から、グラウト２／地
山３、または地山３のせん断強度特性値（粘着力ｃと内
部摩擦角φ）を求める。なお、破壊面の判定（グラウト
２／地山３間か地山３間かの判定）は、引き抜き試験後
のグラウトと地山の観察から判断する。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
短長のボルトを地山内にグラウトを介して定着させ、そ
のボルトにジャッキを接続して、引き抜き荷重と軸方向
変位の関係を求めるようにしているので、グラウトと地
山間または地山間のせん断強度を算出することができ
る。
短長のボルトを地山内にグラウトを介して定着させ、そ
のボルトにジャッキを接続して、引き抜き荷重と軸方向
変位の関係を求めるようにしているので、グラウトと地
山間または地山間のせん断強度を算出することができ
る。
【図１】 本発明の実施形態の試験内容を示す図で、
（ａ）は全体断面図、（ｂ）はボルト先端の正面図、
（ｃ）は（ａ）図の要部拡大図である。
（ａ）は全体断面図、（ｂ）はボルト先端の正面図、
（ｃ）は（ａ）図の要部拡大図である。
【図２】 （Ａ）〜（Ｅ）はロックボルトやケーブルボ
ルトの破断形態をそれぞれ示す図である。
ルトの破断形態をそれぞれ示す図である。
２ グラウト
３ 地山
４ 孔
１１ アンカー
１２ ボルト
１５ ジャッキ
３０ 歪みゲージ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平９−5180（ＪＰ，Ａ)
鄭光司、広井恵二、西岡哲，鄭光司、
広井恵二、西岡哲，1986年，ｎｏ．12,
ｐ．17−24
鄭光司、広井恵二、西岡哲，第21回土
質工学研究発表会，1986年，21ｔｈ，２
−２，ｐｐ．1477−1478
Ｂ． Ｂｅｎｍｏｋｒａｎｅ ＆
Ｇ． Ｂａｌｌｉｖｙ，ＣＩＭ Ｂｕｌ
ｌｅｔｉｎ，1991年，84（951），ｐｐ.
45−52
平野忠弘、市川康明、川本眺万，土木
学会年次学術講演会講演概要集 第３
部，1985年，40ｔｈ，ｐｐ．203−204
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
E21D 20/00
G01L 5/00
G01N 3/00
G01N 3/24
Claims (2)
- 【請求項１】 地山に穿設した少なくとも３種類の異な
る穿孔径を有する孔内に、グラウトを介して、先端にア
ンカーを有した０．５ｍの長さのボルトを全面定着さ
せ、そのボルトの孔外への露出端にカプラとテンション
ロッドを介してジャッキを接続して、ジャッキによりボ
ルトに引き抜き荷重を加えながら、ボルトの露出端の軸
方向変位を測定し、それにより、引き抜き荷重と軸方向
変位の関係を求めることで、グラウトと地山間または地
山間のせん断強度を算出することを特徴とするグラウト
と地山のせん断強度試験方法。 - 【請求項２】 前記ボルトの外周に歪みゲージを貼付
し、ボルトの降伏時の前記歪みゲージの値からグラウト
部に発生した内圧を求めることを特徴とする請求項１記
載のグラウトと地山のせん断強度試験方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11251598A JP3496198B2 (ja) | 1998-04-22 | 1998-04-22 | グラウトと地山のせん断強度試験方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11251598A JP3496198B2 (ja) | 1998-04-22 | 1998-04-22 | グラウトと地山のせん断強度試験方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11303598A JPH11303598A (ja) | 1999-11-02 |
| JP3496198B2 true JP3496198B2 (ja) | 2004-02-09 |
Family
ID=14588589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11251598A Expired - Fee Related JP3496198B2 (ja) | 1998-04-22 | 1998-04-22 | グラウトと地山のせん断強度試験方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3496198B2 (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002267593A (ja) * | 2001-03-08 | 2002-09-18 | Okabe Co Ltd | アンカー体の試験方法及び調整方法並びにそれら方法に用いる支持台及びロードセル |
| JP4829663B2 (ja) * | 2006-04-13 | 2011-12-07 | 学校法人 中央大学 | 原位置せん断強度測定装置 |
| KR100895875B1 (ko) | 2007-07-16 | 2009-04-30 | 김용기 | 다층지반 인발시험 방법 |
| KR101087707B1 (ko) | 2011-06-28 | 2011-11-30 | 하야시 소지 가부시키가이샤 | 침목용 고정 못의 인발력 시험장치 |
| JP6234104B2 (ja) * | 2013-08-05 | 2017-11-22 | 株式会社ケー・エフ・シー | トンネル用軸力表示機構、トンネル用軸力表示ボルト及びトンネル掘進方法 |
| CN105758707A (zh) * | 2016-03-30 | 2016-07-13 | 广西众诚工程质量检测有限公司 | 圆形拉拔试验支撑装置 |
| CN106568606A (zh) * | 2016-10-25 | 2017-04-19 | 招商局重庆交通科研设计院有限公司 | 模拟穿越采空区的隧道受力实验方法 |
| CN107576566B (zh) * | 2017-08-04 | 2019-09-27 | 河南理工大学 | 一种矿山支护材料力学性能综合测试方法 |
| CN108051306B (zh) * | 2017-12-12 | 2020-05-12 | 安徽理工大学 | 一种岩体离层错位对锚索破断影响的试验装置 |
| JP7032759B2 (ja) * | 2018-04-26 | 2022-03-09 | 国立研究開発法人建築研究所 | アンカー用引張試験機及びその方法 |
| CN109187198B (zh) * | 2018-09-14 | 2021-02-12 | 太原理工大学 | 一种现场测试注浆体结石强度与抗剪强度的方法 |
| CN109443908B (zh) * | 2018-12-28 | 2020-12-11 | 机械工业勘察设计研究院有限公司 | 一种钻孔剪切试验的室内模型试验装置及方法 |
| KR102073526B1 (ko) * | 2019-08-20 | 2020-02-04 | 이성진 | 강관다단식 공법용 인발시험장치 |
| CN112461681B (zh) * | 2019-09-09 | 2022-10-11 | 中国矿业大学(北京) | 一种多角度轴压可变的岩石剪切试验装置及试验方法 |
| CN111487163B (zh) * | 2020-04-21 | 2022-11-29 | 重庆大学 | 一种新型破碎煤岩体可变载加压注浆试验装置 |
| CN113916667B (zh) * | 2021-10-11 | 2024-03-29 | 辽宁工业大学 | 模拟动载下隧/巷道新装锚杆体力学响应试验装置及方法 |
-
1998
- 1998-04-22 JP JP11251598A patent/JP3496198B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| Ｂ． Ｂｅｎｍｏｋｒａｎｅ ＆ Ｇ． Ｂａｌｌｉｖｙ，ＣＩＭ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ，１９９１年，８４（９５１），ｐｐ．４５−５２ |
| 平野忠弘、市川康明、川本眺万，土木学会年次学術講演会講演概要集 第３部，１９８５年，４０ｔｈ，ｐｐ．２０３−２０４ |
| 鄭光司、広井恵二、西岡哲，第２１回土質工学研究発表会，１９８６年，２１ｔｈ，２−２，ｐｐ．１４７７−１４７８ |
| 鄭光司、広井恵二、西岡哲，鄭光司、広井恵二、西岡哲，１９８６年，ｎｏ．１２，ｐ．１７−２４ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11303598A (ja) | 1999-11-02 |
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