JP4179412B2 - 地盤品質判定方法および地盤建設方法 - Google Patents
地盤品質判定方法および地盤建設方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、地盤の品質を判定する地盤品質判定方法、地盤品質判定装置、地盤建設方法およびプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、盛土地盤などの地盤の品質を管理する方法として、ＲＩ（ラジオアイソトープ）による密度計を用いる方法がある。この方法では、例えば地盤の施工面積２０００ｍ2である場合に、その地盤の１５の地点で締固め後の密度測定を行い、これらの地点の測定結果に基づいて品質を管理している。
【０００３】
また、基礎地盤レベル等の地層境界レベルを求める地質調査においては、調査ボーリングにより得られた地層境界レベルの実測データと、地表面の測定データとを用いて基礎地盤レベル等を推定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−９９０３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような２０００ｍ2といった面積の地盤の品質を管理するのに１５点の測定結果のみを用いる従来の品質管理方法では、地盤品質の状態把握が正確でないおそれもある。したがって、より多くの地点で測定を行い、それらの測定結果から品質を判定する等の品質管理を行うことが好ましい。しかしながら、より多くの地点で測定を行う場合には、測定に要する時間、労力、費用が増加してしまい、現状では上記のような少数地点の測定結果に基づいた品質管理を行わざるを得ない。
【０００６】
また、地層境界レベルの実測データと地表面レベルの実測データとを用いて地層境界レベルを推定する手法は、地層境界レベルを推定する方法であり、その推定結果から品質、つまり良否を判断することはできない。
【０００７】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、品質の判定対象たる地盤の面積が大きい場合であっても、時間、労力、費用を抑えつつ、より正確な品質評価をなすことができる地盤品質判定方法、地盤品質判定方法、地盤建設方法およびプログラムを得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１にかかる発明は、判定対象となる地盤の複数点において地盤品質に関する数値指標を実測する実測ステップと、前記実測ステップで実測された数値指標に基づいて実測地点以外の地点における数値指標が予め決められた指標値条件を満たさない確率を求め、当該確率が予め決められた値より大きい領域を品質不適合領域として特定する特定ステップと、前記特定ステップで特定された前記品質不適合領域について前記数値指標を実測する再実測ステップとを具備することを特徴とする。
【０００９】
請求項１にかかる発明によれば、地盤の複数地点で実測した品質に関する数値指標に基づいて、実測地点以外の地点の数値指標の予め決められた条件を満たさない確率が求められ、かかる確率が予め決められた値より大きい領域、つまり品質がよくない危険性の高い領域を特定することができ、多数地点で数値指標を実測するといった時間、労力、費用のかかる作業を行わなくても、地盤全域にわたる品質を判定することができる。しかも、特定された不適合領域について再度数値指標の実測が行われるので、当該不適合領域の品質が不良であるか否かをより正確に判定することができる。
【００１０】
また、請求項２にかかる発明は、請求項１にかかる発明の構成において、前記特定ステップでは、予め求められた実測値の分散と自己相関係数とに基づいて前記数値指標の推定値と推定誤差標準偏差を求め、求めた数値指標の推定値および推定誤差標準偏差から実測地点以外の地点における数値指標が予め決められた指標値条件を満たさない確率を求めることを特徴とする。
【００１１】
請求項２にかかる発明によれば、予め求められた実測値の分散と自己相関係数とに基づいて実測地点以外の指標の推定値および推定誤差標準偏差を求め、かかる推定値および推定誤差標準偏差を用いて実測地点以外の地点の指標が予め決められた条件を満たさない確率を求めているので、より正確に当該確率を求めることができ、より正確な品質不適合領域の特定が可能となる。
【００１２】
また、請求項３にかかる発明は、請求項１または請求項２にかかる発明の構成において、前記再実測ステップで実測された数値指標に基づいて再実測地点以外の地点における数値指標が予め決められた指標値条件を満たさない確率を求め、当該確率が予め決められた値より大きい領域を品質不適合領域として特定する再特定ステップをさらに具備することを特徴とする。
【００１３】
請求項３にかかる発明によれば、特定された不適合領域について再度数値指標の実測が行われ、かかる実測結果から再度その実測地点以外の地点における数値指標が予め決められた指標値条件を満たさない確率を求め、当該確率が予め決められた値より大きい領域を品質不適合領域として特定されるので、より正確な不適合領域の特定が可能となる。
【００１４】
また、請求項４にかかる発明は、判定対象となる地盤の複数点において地盤品質に関する数値指標を実測する実測ステップと、前記実測ステップで実測された数値指標に基づいて実測地点以外の地点における数値指標が予め決められた指標値条件を満たす確率を求め、当該確率が予め決められた値より小さい領域を品質不適合領域として特定する特定ステップと、前記特定ステップで特定された前記品質不適合領域について前記数値指標を実測する再実測ステップとを具備することを特徴とする。
【００１５】
請求項４にかかる発明によれば、地盤の複数地点で実測した品質に関する数値指標に基づいて、実測地点以外の地点の数値指標の予め決められた条件を満たす確率が求められ、かかる確率が予め決められた値より小さい領域、つまり品質がよくない危険性の高い領域を特定することができ、多数地点で数値指標を実測するといった時間、労力、費用のかかる作業を行わなくても、地盤全域にわたる品質を判定することができる。しかも、特定された不適合領域について再度数値指標の実測が行われるので、当該不適合領域の品質が不良であるか否かをより正確に判定することができる。
【００１６】
また、請求項５にかかる発明は、請求項４にかかる発明の構成において、前記特定ステップでは、予め求められた実測値の分散と自己相関係数とに基づいて前記数値指標の推定値と推定誤差標準偏差を求め、求めた数値指標の推定値および推定誤差標準偏差から実測地点以外の地点における数値指標が予め決められた指標値条件を満たす確率を求めることを特徴とする。
【００１７】
請求項５にかかる発明によれば、予め求められた実測値の分散と自己相関係数とに基づいて実測地点以外の数値指標の推定値および推定誤差標準偏差を求め、かかる推定値および推定誤差標準偏差を用いて実測地点以外の地点の数値指標が予め決められた条件を満たす確率を求めているので、より正確に当該確率を求めることができ、より正確な品質不適合領域の特定が可能となる。
【００１８】
また、請求項６にかかる発明は、請求項４または請求項５にかかる発明の構成において、前記再実測ステップで実測された数値指標に基づいて再実測地点以外の地点における数値指標が予め決められた指標値条件を満たす確率を求め、当該確率が予め決められた値より小さい領域を品質不適合領域として特定する再特定ステップをさらに具備することを特徴とする。
【００１９】
請求項６にかかる発明によれば、特定された不適合領域について再度数値指標の実測が行われ、かかる実測結果から再度その実測地点以外の地点における数値指標が予め決められた指標値条件を満たす確率を求め、当該確率が予め決められた値より小さい領域を品質不適合領域として特定されるので、より正確な不適合領域の特定が可能となる。
【００２０】
また、請求項７にかかる発明は、地盤を建設する建設ステップと、前記地盤の複数点において地盤品質に関する数値指標を実測する実測ステップと、前記実測ステップで実測された数値指標に基づいて実測地点以外の地点における数値指標が予め決められた指標値条件を満たさない確率を求め、当該確率が予め決められた値より大きい領域を品質不適合領域として特定する特定ステップと、前記特定ステップにより特定された前記地盤の品質不適合領域に対して補修を行う補修ステップとを具備することを特徴とする。
【００２１】
請求項７にかかる発明によれば、地盤の複数地点で実測した品質に関する数値指標に基づいて、実測地点以外の地点の数値指標の予め決められた条件を満たさない確率が求められ、かかる確率が予め決められた値より大きい領域、つまり品質がよくない危険性の高い領域を特定することができる。したがって、多数地点で数値指標を実測するといった時間、労力、費用のかかる作業を行うことなく、より正確に建設した地盤全域の品質判定を行うことができる。しかも、多数地点で数値指標を実測するといった時間、労力、費用のかかる作業を行うことなく、地盤全域にわたる品質を判定することができ、品質がよくない可能性の高い領域に対して補修を行うので、品質のよい地盤建設が可能となる。
【００２２】
また、請求項８にかかる発明は、地盤を建設する建設ステップと、前記地盤の複数点において地盤品質に関する数値指標を実測する実測ステップと、前記実測ステップで実測された数値指標に基づいて実測地点以外の地点における数値指標が予め決められた指標値条件を満たす確率を求め、当該確率が予め決められた値より小さい領域を品質不適合領域として特定する特定ステップと、前記特定ステップにより特定された前記地盤の品質不適合領域に対して補修を行う補修ステップをさらに具備することを特徴とする。
【００２３】
請求項８にかかる発明によれば、地盤の複数地点で実測した品質に関する数値指標に基づいて、実測地点以外の地点の数値指標の予め決められた条件を満たす確率が求められ、かかる確率が予め決められた値より小さい領域、つまり品質がよくない危険性の高い領域を特定することができる。したがって、多数地点で数値指標を実測するといった時間、労力、費用のかかる作業を行うことなく、建設した地盤全域にわたる品質を判定することができる。しかも、多数地点で数値指標を実測するといった時間、労力、費用のかかる作業を行うことなく、地盤全域にわたる品質を判定することができ、品質がよくない可能性の高い領域に対して補修を行うので、品質のよい地盤建設が可能となる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる地盤品質判定方法、地盤品質判定装置、地盤建設方法およびプログラムの好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００３９】
Ａ．実施形態
図１は、本発明の一実施形態にかかる地盤品質判定方法を伴う地盤建設方法の手順を示すフローチャートである。同図に示すように、本実施形態における地盤建設方法では、まず地盤を建設する（ステップＳａ１）。
【００４０】
地盤建設がなされると、建設された地盤の複数の地点に対して当該地盤の品質に関する指標を実測する（ステップＳａ２）。地盤の品質に関する指標としては、密度、地盤反力係数、弾性係数、Ｓ波速度などであり、密度であればＲＩによる密度計を用いて測定し、地盤反力係数であれば、ＦＷＤ（Falling Weight Deflectometer）装置を用いて測定するといったように実測する指標に応じた測定方法を実施する。
【００４１】
ここで、建設地盤において指標の実測を行う地点の位置は任意であり、ランダムな位置であってもよいが、本実施形態では、図２に示す１００ｍ程度×１００ｍ程度の１００００ｍ2の地盤における約１０ｍ間隔の格子状の地点を実測地点とする。また、指標の実測位置は測定時にＧＰＳ（Global Positioning System）を利用して検出することができ、これにより検出位置とその位置における指標の実測値といった組からなる情報を得ることができる。なお、図２中実測地点の位置を白丸で示す。
【００４２】
以上のような地点において地盤に関する指標を実測すると、その位置と実測値との組からなる情報をＰＣ（Personal Computer）に取り込む（ステップＳａ３）。これらの情報のＰＣへの取り込み方法としては、例えば実測装置とＰＣを無線または有線通信手段により接続して情報を実測装置からＰＣに供給する方法であってもよいし、一旦実測装置で取得した実測値等を可搬型記録媒体に記録し、かかる可搬型記録媒体をＰＣにセットしてこれに記録された実測値等を読み出すことによりＰＣが実測値を取り込むようにしてもよく、任意である。
【００４３】
本実施形態におけるＰＣは、以上のような複数地点で実測された地盤に関する指標値に基づいて、地盤全体における品質不適合領域を特定する処理を行うためのプログラムを記憶するハードディスク等の外部記憶装置を有している。かかる外部記憶装置に記憶されているプログラムにしたがって動作することでＰＣは図３に示すような機能を実現する地盤品質判定装置として機能する。すなわち、本実施形態では、図１に示すステップＳａ４〜ステップＳａ６までの工程をＰＣを利用して行うようにしている。以下においては、まずＰＣ１００によって実行される処理内容の詳細について説明し、その後ステップＳａ４〜ステップＳａ６の工程について説明することとする。
【００４４】
図３に示すように、ＰＣ１００は、実測値取得部１１０と、推定地点入力部１２０と、推定部１３０と、空間変動特性記憶部１４０と、不適合領域特定部１５０とを備える。
【００４５】
実測値取得部１１０は、上述したように実測装置等によって実測された複数地点の位置情報および指標の実測値を取得する。ここで、実測値取得部１１０によるこれらのデータの取得方法は、可搬型記録媒体にこれらのデータが記録されている場合にはかかる可搬型記録媒体から当該データを読み出すことにより取得し、実測装置によって実測される値が信号ケーブル等を介してリアルタイムでＰＣ１００に供給される場合には当該供給される値を取得する。
【００４６】
推定地点入力部１２０は、ユーザによるマウスやキーボード等の操作によって指定された指標を推定すべき地点を入力するものである。
【００４７】
推定部１３０は、推定地点入力部１２０によって入力された推定すべき地点における指標の推定値および推定誤差標準偏差を求める。このように推定すべき地点における指標の推定値および推定誤差標準偏差を求める場合、推定部１３０は、空間変動特性記憶部１４０に予め記憶されている実測値の分散および自己相関関数を用い、実測値取得部１１０によって取得された実測値から推定すべき地点における指標推定値および推定誤差標準偏差を求める。
【００４８】
以下、空間変動特性記憶部１４０に記憶されている実測値の分散および自己相関関数の導出方法と、推定部１３０による指標の推定値および推定誤差標準偏差の導出方法について説明する。
【００４９】
まず、実測値の分散および自己相関関数の導出方法について説明する。離散的な実測データから、空間統計手法により任意位置の推定値を求めるためには、事前に実測した計測データの空間変動特性をモデル化しておき、モデル化した空間変動特性を利用して指標の推定値等を求めるのが本実施形態における推定部１３０である。本実施形態では、空間変動特性を表すのが分散σ2と自己相関関数Ｒ（ｈ）であり、これらを以下のようにして事前にモデル化して空間変動特性記憶部１４０に記憶させておく。
【００５０】
事前に地盤について実測したＮ個の指標値をベクトルｚとして（１）式のように表す。また、自己相関関数Ｒ（ｈ）は、例えば（２）式のように２点ｕi、ｕj間の距離ｈ＝｜ｕi−ｕj｜の関数として表されるものと仮定する。
【数１】
【数２】
なお、ｕiは計測位置座標を示している。
【００５１】
一般にこれは指数関数型モデルと呼ばれており、これ以外にも球状関数型モデル、ガウス型モデルなどがあり、これらを用いることもできるが、本実施形態では指数関数型モデルを用いる場合について説明する。また、求めるべきパラメータは分散σ2と相関距離と呼ばれるａであり、最尤法を用いて推定する。最尤法は周知のとおり尤度と呼ばれる確率密度を最大にするようなパラメータを推定する手法である。
【００５２】
ここで、分散σ2と自己相関関数Ｒ（ｈ）から、共分散関数Ｃ（ｈ）＝σ2Ｒ（ｈ）と定義される。そしてＮ個全ての計測位置に関して互いに共分散関数をあてはめて求めた共分散行列をＱとする。すなわち共分散行列ＱはＮ×Ｎの対称行列で（ｉ、ｊ）成分ＱijはＣ（｜ｕi−ｕj｜）で表されるものである。ここで負の対数尤度Ｌが（３）式のように表される。
【数３】
かかる対数尤度Ｌを最小化することで、関数Ｌに含まれるパラメータ分散σ2と相関距離ａを決定する。
【００５３】
以上のような手順により実測データから事前に求められた空間変動特性である分散σ2と自己相関関数Ｒ（ｈ）が空間変動特性記憶部１４０に記憶されており、推定部１３０は当該分散σ2および自己相関関数Ｒ（ｈ）から定まる自己相関係数を用いて推定すべき地点の指標の推定値および推定誤差標準偏差を求めるのである。
【００５４】
次に、上記のように事前に求められて記憶されている空間変動特性を用い、離散的な実測値から任意位置ｕ0の指標の推定値および推定誤差標準偏差を求める手順について説明する。
【００５５】
本実施形態では、オーディナリ・クリギングと呼ばれる空間推定方法を用いており、任意地点ｕ0における指標の推定値ｚ*（ｕ0）は（４）式のように計測値ベクトルｚの重み付き線形和で表される。
【数４】
ここで、λは重み係数ベクトルである。この重み係数ベクトルλは、（５）式の方程式を解くことで求められる。
【００５６】
【数５】
（５）式において、ηはラグランジェの未定係数、ｃ0は推定位置ｕ0と計測位置ｕi（ｉ＝１、２‥‥Ｎ）との共分散ベクトルである。当該方程式を解くことで重み係数λを求めると、上記（４）式に求めたλを代入することで、任意地点ｕ0における指標の推定値を得ることができ、また推定誤差標準偏差σ*（ｕ0）は（６）式で求めることができる。
【数６】
【００５７】
推定部１３０は、以上のようにして事前に求められた空間変動特性を用い、離散的な実測値（図１のステップＳａ２で求められた値）から任意地点の指標の推定値および推定誤差標準偏差を求めるのである。なお、本実施形態では、指標の推定値や推定誤差標準偏差を求めるためにオーディナリ・クリギングと呼ばれる手法を用いるようにしているが、これ以外にも単純なシンプル・クリギングやより汎用的なユニバーサル・クリギングといた手法を用いるようにしてもよい。
【００５８】
ＰＣ１００における不適合領域特定部１５０は、以上のように推定部１３０によって求められた推定すべき地点における指標の推定値および推定誤差標準偏差に基づいて、ステップＳａ１で建設された地盤における品質の不適合領域を特定する。
【００５９】
より具体的には、不適合領域特定部１５０は、予め設定されている指標値条件を用い、推定すべき地点ｕ0における指標値がその指標値条件を満たさない確率Ｐ（ｕ0）を（７）式により算出する。つまり、その地点の地盤品質が良好でない確率を算出するのである。
【数７】
なお、上記（７）式においては、指標の値が大きい場合に品質が良好とされる指標を用いた場合であり、予め設定されている指標値条件は許容される指標の下限値ｚcである。
【００６０】
不適合領域特定部１５０は、以上のような確率を推定すべきよう指定された地点の全部について算出すると、算出された確率が予め設定された許容確率を上回るか否かを判別し、上回った場合にはその地点を不適合領域として特定する。例えば許容確率が５％に設定されている場合、推定すべき地点ｕk（ｋ＝１、２‥‥Ｍ）のすべてについてＰ（ｕk）を求め、Ｐ（ｕk）≧０．０５となるか否かを判別する。そして、かかる判別結果が「ＹＥＳ」となる地点を不適合領域として特定する。
【００６１】
以上がＰＣ１００によって実施される不適合領域特定のための処理であり、本実施形態では、このような処理を行うＰＣ１００を用いて地盤の品質判定等を行うようにしている。すなわち、図１に示すように、ＰＣ１００に複数地点の指標の実測値等を取り込んだ後（ステップＳａ３）、ユーザはＰＣ１００のキーボード等を操作して実測地点以外の多数の地点を、指標値を推定すべき地点として設定する（ステップＳａ４）。例えば、図２に白丸で示す地点で実測を行った場合には、図４に黒丸で示すように、隣り合う実測地点間の複数の地点（２ｍ程度の間隔ごとの地点）を推定すべき地点として設定する。
【００６２】
このようにユーザによって設定された推定すべき地点がＰＣ１００の推定地点入力部１２０によって入力され、推定部１３０により、入力された各推定地点における指標の推定値および推定誤差標準偏差が求められる（ステップＳａ５）。
【００６３】
上述したようにＰＣ１００では、事前に求められている実測値の分散σ2と自己相関関数Ｒ（ｈ）とに基づいて各推定地点の指標の推定値と推定誤差標準偏差が求められる。このような分散σ2と自己相関関数Ｒ（ｈ）は、ステップＳａ２における実測の前に実測されたデータに基づいて作成されたものである。例えば、事前に実測された品質管理のための指標と位置（説明を簡易化するためＸ方向のみの位置としている）との関係として図５に示すような結果が得られた場合、このように得られた値から分散σ2（図５の右側の分布形状参照）を求めるとともに、図６に示すように各位置における自己相関係数が求められるのである。
【００６４】
図６に示すように、求められた自己相関係数が大きい、つまり空間的相関が大きい場合には予測値のばらつきが少ないと考えられる一方で、求められた自己相関係数が小さい、つまり空間的相関が小さい場合には予測値のばらつきが大きくなると考えられる。このような事前の実測値から求めた分散σ2および自己相関関数Ｒ（ｈ）と、ステップＳａ２の実測結果とに基づいて推定地点における指標の推定値と推定誤差標準偏差を求めるのである。
【００６５】
ここで、図７に上記分散σ2および自己相関関数Ｒ（ｈ）を用いて求めた指標の推定値（実線）と、推定誤差（破線）と位置（Ｘ方向のみとする）との関係の一例を示す。同図に示すように、ＰＣ１００による分散σ2および自己相関関数Ｒ（ｈ）を用いた上記の演算処理により任意設定された推定地点における指標の推定値と推定誤差を求めることができる。なお、図７中黒丸は実測値である。
【００６６】
以上のように各推定地点の指標の推定値と推定誤差標準偏差が求められると、上述したようにＰＣ１００により各推定地点における指標値が予め決められた品質許容条件（品質管理の下限値など）を満たさない確率が求められ、さらに求められた確率が予め決められた確率より大きいか否かが判別され、大きい場合にはその地点は不適合領域として特定される（ステップＳａ６）。すなわち、本実施形態では、図８に示すように、任意の推定位置Ｘにおける指標の推定値（最もとり得る確率が高い値であり、図中白丸で示す）と、その推定値がとり得る範囲を表す誤差の分布を得ることができ、指標値が予め定められた品質管理の下限値より小さくなりうる確率（図８中の黒塗り部分の面積／分布形状の全体面積）が予め決められた確率（例えば５％）より大きい場合にはその地点は不適合であると判定するのである。
【００６７】
ＰＣ１００によって推定地点が不適合領域であるか否かの判別結果が出力されると、ユーザは不適合領域があるか否かを判断する（ステップＳａ７）。例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示画面に図９に示すように判別結果画像を表示するための画像データを生成するようＰＣ１００を構成しておけばよい。同図に示すように、この表示画面では、各地点ごとに予め許容された品質条件を満たさない確率によって濃度を変えて（高いほど濃く）表すようにしており（高いほど濃く）、上記の設定確率（５％）を超える地点を最も濃く表わすようにしている。したがって、ユーザはかかる表示を参照することでどの領域が不適合領域であるか否かを容易に理解することができる。
【００６８】
以上のようにＰＣ１００の判別結果を参照し、不適合領域がある場合にはユーザはその不適合領域であるとの判定が２回目の実測値に基づくものであるか否かを判断する（ステップＳａ８）。そして、１回目の実測値に基づくものである場合（ステップＳａ８の判別「Ｎｏ」）、その不適合領域において再度指標の実測を行う（ステップＳａ９）。つまり、図９に示す黒線で囲われた不適合領域の複数地点において再度指標の実測を行うのである。かかる場合には当該領域内の品質判定をより正確になすために上記ステップＳａ２で行った１回目の実測地点よりも実測地点の間隔を密にして行うことが好ましい。
【００６９】
そして、不適合領域について２回目の実測を行うと、２回目の実測値をＰＣ１００に取り込み（ステップＳａ３）、上記１回目の実測値に対する工程と同様に、その領域内において推定すべき地点を設定し（ステップＳａ４）、分散σ2と自己相関関数Ｒ（ｈ）とを用い、推定すべき地点における指標の推定値と推定誤差標準偏差を求める（ステップＳａ５）。そして、各地点において指標が許容条件を満たさない確率を求め、その確率が予め決められた確率を上回るか否かによって不適合領域を特定する（ステップＳａ６）。
【００７０】
そして、ユーザはＰＣ１００による出力結果から、２回目の実測値による不適合領域があるか否かを判断し（ステップＳａ７）、不適合領域がある場合には当該結果が２回目の実測値による判別結果であるか否かを判断し（ステップＳａ８）、この場合は２回目の実測値による判別結果であるので、再実測は行わずに建設した地盤における当該不適合領域に対して品質改善のための補修工事等を実施する（ステップＳａ１０）。
【００７１】
一方、１回目の実測値に基づくＰＣ１００の処理により不適合領域が特定されなかった場合や、２回目の実測値に基づくＰＣ１００の処理により不適合領域が特定されなかった場合には（ステップＳａ７の判別「Ｎｏ」）、ステップＳａ１で建設された地盤の全面において品質が良好であると考えられるので、補修等は行わない。
【００７２】
以上説明したように本実施形態では、建設した地盤に関して複数地点で品質に関する指標値（密度や地盤反力係数など）を実測すれば、実測地点以外の地点における指標の推定値および推定誤差標準偏差を得ることができ、さらに実測地点以外の地点における指標値が予め決められた許容条件を満たさない確率を求め、かかる確率が予め決められた値より大きい領域を不適合領域として特定することができる。
【００７３】
すなわち、建設した地盤の面積が大きい場合であっても、その全面にわたり多数の地点で実測を行うことなく、地盤全面にわたって点在する多数の地点の指標の推定値等を得ることができ、多数の地点において所望する品質を満たしていない危険性のある地点を不適合領域として特定することができる。したがって、本実施形態によれば、多数地点で実測を行うといったように多大な時間、労力、費用を要することなく、建設した地盤全域において品質の良否を判定することができる。
【００７４】
そして、上記のように全域における地盤品質の良否を判定して、品質がよくない可能性が高い領域を特定することができ、かかる領域に対しては補修等の品質改善対策を施すことで、全域にわたって所望の品質を満たす地盤建設が可能となる。
【００７５】
また、本実施形態では、１回目の実測値に基づいて特定した不適合領域、つまり品質がよくない可能性の高い領域については、再度指標の実測を行い、かかる実測結果に基づいて再度不適合領域の特定を行うようにしているので、その領域が品質不適合領域であるか否かをより正確に判定することができ、誤った判定に基づいて不要な補修作業等が行われてしまうことを防止することができる。
【００７６】
また、２回目の実測を行う地点を１回目の実測を行う地点よりも密（同じ面積であれば地点数を多くする）にすれば、より正確な品質判定が行えるようになる。この際、２回目の実測は１回目の実測により不適合領域と判定された領域のみについて行われるので、実測に要する時間、労力、費用等が大幅に増加してしまうことを抑制することができる。
【００７７】
Ｂ．変形例
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような種々の変形が可能である。
【００７８】
（変形例１）
上述した実施形態では、１回目の実測値に基づいて不適合領域であると判定された領域については再度指標の実測を行い、当該２回目の実測値に基づいて不適合領域を特定し、２回目の実測値に基づいて特定された領域については補修等を行うようになっていた。このように２回目の実測値に基づいて特定した不適合領域に対して補修を行う以外にも、２回目の実測値に基づいて特定した不適合領域に対して再度実測を行い、３回目の実測値に基づいて不適合領域を特定するといったように３回以上の実測を行うようにしてもよい。
【００７９】
（変形例２）
また、上述した実施形態では、２回目の実測値に基づいて特定された不適合領域に対して品質改善のための補修工事等を行うようにしていたが、かかる補修工事の結果、当該領域の品質が改善したか否かを判別するために補修後に当該領域の複数地点において指標を実測し、かかる補修後の実測値に基づいて不適合領域でなくなるか、つまり当該領域内のすべての推定地点の指標が許容条件を満たさない確率が設定値より低くなるかを判別し、かかる判別結果が否定的である場合には肯定的な判別結果が得られるまで補修等を行うようにしてもよい。例えば、２回目の実測値に基づいて、図９に示すような判別結果が得られた場合には、図１０に示すように不適合領域がなくなるといった判別結果が得られるまで補修等を行う。
【００８０】
（変形例３）
また、上述した実施形態では、ＰＣ１００の不適合領域特定部１５０が、推定地点の指標の推定値が許容条件を満たさない確率が予め設定された確率よりも大きい場合にその地点を不適合と判定するようにしていたが、推定地点の指標の推定値が許容条件を満たす確率を求め、かかる確率が予め設定された確率より小さい場合にその地点を不適合領域として判定するようにしてもよい。
【００８１】
（変形例４）
また、上述した実施形態では、ＰＣ１００に内蔵されるＣＰＵ等が外部記憶装置等に記憶されたプログラムを読み出して動作することにより、上述した不適合領域特定のための処理を行うようになっていたが、このようなソフトウェアにより実現される機能と同様の機能をハードウェア回路によって実現するようにしてもよいし、コンピュータにこのような処理を実行させるためのプログラムをインターネット等の通信回線を介してユーザに提供するようにしてもよいし、当該プログラムをＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory）などのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録してユーザに提供するようにしてもよい。
【００８２】
（変形例５）
また、上述した実施形態では、地盤を新たに建設した後に、その地盤の複数地点で地盤の品質に関する指標を実測し、かかる実測値に基づいて品質不適合領域を特定するといった建設方法に本発明を適用した場合について説明したが、すでに建設されて使用されている地盤のメンテナンス等をする際に、当該地盤について、上記実施形態のように複数地点で指標を実測し、かかる実測値から不適合領域を特定し、その結果を参照してメンテナンスの要否、必要な場合にはメンテナンスの内容等を決定するようにしてもよい。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、多数地点で数値指標を実測するといった時間、労力、費用のかかる作業を行わなくても、地盤全域にわたる品質を判定することができるという効果を奏する。
【００８４】
また、本発明によれば、より正確に地盤の任意地点における品質が許容条件を満たさない確率を求めることができ、より正確な品質不適合領域の特定が可能となるという効果を奏する。
【００８６】
また、本発明によれば、より正確に地盤の任意地点の品質が許容条件を満たす確率を求めることができ、より正確な品質不適合領域の特定が可能となるという効果を奏する。
【００８７】
また、本発明によれば、特定された不適合領域について再度数値指標の実測が行われるので、当該不適合領域の品質が不良であるか否かをより正確に判定することができるという効果を奏する。
【００８８】
また、本発明によれば、より正確な不適合領域の特定が可能となるという効果を奏する。
【００９３】
また、本発明によれば、多数地点で数値指標を実測するといった時間、労力、費用のかかる作業を行うことなく、より正確に建設した地盤全域の品質判定を行うことができるという効果を奏する。
【００９４】
また、本発明によれば、多数地点で数値指標を実測するといった時間、労力、費用のかかる作業を行うことなく、建設した地盤全域にわたる品質を判定することができるという効果を奏する。
【００９５】
また、本発明によれば、多数地点で数値指標を実測するといった時間、労力、費用のかかる作業を行うことなく、地盤全域にわたる品質を判定することができ、品質がよくない可能性の高い領域に対して補修を行うので、品質のよい地盤建設が可能となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる地盤品質判定方法を伴う地盤建設方法の手順を示すフローチャートである。
【図２】建設した地盤品質の判定を行うために地盤に関する指標を実測する地点の位置の一例を示す図である。
【図３】前記地盤品質判定方法に用いられるＰＣの機能構成を示すブロック図である。
【図４】建設した地盤品質の判定を行うための地盤に関する指標を実測する地点と、指標等を推定する推定地点との位置を示す図である。
【図５】前記地盤品質判定方法において事前に行われる指標の実測により得られる指標値と位置の関係および実測値の分散を示す図である。
【図６】前記事前に行われる指標の実測から得られる自己相関係数と位置との関係である自己相関関数を示すグラフである。
【図７】前記実測値の分散と自己相関係数を用いることで求められる指標の推定値および推定誤差と位置との関係を示す図である。
【図８】ある地点における指標の推定値と誤差分布とを示す図であって、これらから当該地点において指標が品質の下限値を下回る確率を求める手法を模式的に示す図である。
【図９】前記地盤品質判定方法による品質不適合領域の有無および領域範囲を示す出力結果の一例を示す図である。
【図１０】補修後の前記地盤全域の品質状況を示す図である。
【符号の説明】
１００ ＰＣ
１１０ 実測値取得部
１２０ 推定地点入力部
１３０ 推定部
１４０ 空間変動特性記憶部
１５０ 不適合領域特定部
【発明の属する技術分野】
この発明は、地盤の品質を判定する地盤品質判定方法、地盤品質判定装置、地盤建設方法およびプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、盛土地盤などの地盤の品質を管理する方法として、ＲＩ（ラジオアイソトープ）による密度計を用いる方法がある。この方法では、例えば地盤の施工面積２０００ｍ2である場合に、その地盤の１５の地点で締固め後の密度測定を行い、これらの地点の測定結果に基づいて品質を管理している。
【０００３】
また、基礎地盤レベル等の地層境界レベルを求める地質調査においては、調査ボーリングにより得られた地層境界レベルの実測データと、地表面の測定データとを用いて基礎地盤レベル等を推定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−９９０３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような２０００ｍ2といった面積の地盤の品質を管理するのに１５点の測定結果のみを用いる従来の品質管理方法では、地盤品質の状態把握が正確でないおそれもある。したがって、より多くの地点で測定を行い、それらの測定結果から品質を判定する等の品質管理を行うことが好ましい。しかしながら、より多くの地点で測定を行う場合には、測定に要する時間、労力、費用が増加してしまい、現状では上記のような少数地点の測定結果に基づいた品質管理を行わざるを得ない。
【０００６】
また、地層境界レベルの実測データと地表面レベルの実測データとを用いて地層境界レベルを推定する手法は、地層境界レベルを推定する方法であり、その推定結果から品質、つまり良否を判断することはできない。
【０００７】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、品質の判定対象たる地盤の面積が大きい場合であっても、時間、労力、費用を抑えつつ、より正確な品質評価をなすことができる地盤品質判定方法、地盤品質判定方法、地盤建設方法およびプログラムを得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１にかかる発明は、判定対象となる地盤の複数点において地盤品質に関する数値指標を実測する実測ステップと、前記実測ステップで実測された数値指標に基づいて実測地点以外の地点における数値指標が予め決められた指標値条件を満たさない確率を求め、当該確率が予め決められた値より大きい領域を品質不適合領域として特定する特定ステップと、前記特定ステップで特定された前記品質不適合領域について前記数値指標を実測する再実測ステップとを具備することを特徴とする。
【０００９】
請求項１にかかる発明によれば、地盤の複数地点で実測した品質に関する数値指標に基づいて、実測地点以外の地点の数値指標の予め決められた条件を満たさない確率が求められ、かかる確率が予め決められた値より大きい領域、つまり品質がよくない危険性の高い領域を特定することができ、多数地点で数値指標を実測するといった時間、労力、費用のかかる作業を行わなくても、地盤全域にわたる品質を判定することができる。しかも、特定された不適合領域について再度数値指標の実測が行われるので、当該不適合領域の品質が不良であるか否かをより正確に判定することができる。
【００１０】
また、請求項２にかかる発明は、請求項１にかかる発明の構成において、前記特定ステップでは、予め求められた実測値の分散と自己相関係数とに基づいて前記数値指標の推定値と推定誤差標準偏差を求め、求めた数値指標の推定値および推定誤差標準偏差から実測地点以外の地点における数値指標が予め決められた指標値条件を満たさない確率を求めることを特徴とする。
【００１１】
請求項２にかかる発明によれば、予め求められた実測値の分散と自己相関係数とに基づいて実測地点以外の指標の推定値および推定誤差標準偏差を求め、かかる推定値および推定誤差標準偏差を用いて実測地点以外の地点の指標が予め決められた条件を満たさない確率を求めているので、より正確に当該確率を求めることができ、より正確な品質不適合領域の特定が可能となる。
【００１２】
また、請求項３にかかる発明は、請求項１または請求項２にかかる発明の構成において、前記再実測ステップで実測された数値指標に基づいて再実測地点以外の地点における数値指標が予め決められた指標値条件を満たさない確率を求め、当該確率が予め決められた値より大きい領域を品質不適合領域として特定する再特定ステップをさらに具備することを特徴とする。
【００１３】
請求項３にかかる発明によれば、特定された不適合領域について再度数値指標の実測が行われ、かかる実測結果から再度その実測地点以外の地点における数値指標が予め決められた指標値条件を満たさない確率を求め、当該確率が予め決められた値より大きい領域を品質不適合領域として特定されるので、より正確な不適合領域の特定が可能となる。
【００１４】
また、請求項４にかかる発明は、判定対象となる地盤の複数点において地盤品質に関する数値指標を実測する実測ステップと、前記実測ステップで実測された数値指標に基づいて実測地点以外の地点における数値指標が予め決められた指標値条件を満たす確率を求め、当該確率が予め決められた値より小さい領域を品質不適合領域として特定する特定ステップと、前記特定ステップで特定された前記品質不適合領域について前記数値指標を実測する再実測ステップとを具備することを特徴とする。
【００１５】
請求項４にかかる発明によれば、地盤の複数地点で実測した品質に関する数値指標に基づいて、実測地点以外の地点の数値指標の予め決められた条件を満たす確率が求められ、かかる確率が予め決められた値より小さい領域、つまり品質がよくない危険性の高い領域を特定することができ、多数地点で数値指標を実測するといった時間、労力、費用のかかる作業を行わなくても、地盤全域にわたる品質を判定することができる。しかも、特定された不適合領域について再度数値指標の実測が行われるので、当該不適合領域の品質が不良であるか否かをより正確に判定することができる。
【００１６】
また、請求項５にかかる発明は、請求項４にかかる発明の構成において、前記特定ステップでは、予め求められた実測値の分散と自己相関係数とに基づいて前記数値指標の推定値と推定誤差標準偏差を求め、求めた数値指標の推定値および推定誤差標準偏差から実測地点以外の地点における数値指標が予め決められた指標値条件を満たす確率を求めることを特徴とする。
【００１７】
請求項５にかかる発明によれば、予め求められた実測値の分散と自己相関係数とに基づいて実測地点以外の数値指標の推定値および推定誤差標準偏差を求め、かかる推定値および推定誤差標準偏差を用いて実測地点以外の地点の数値指標が予め決められた条件を満たす確率を求めているので、より正確に当該確率を求めることができ、より正確な品質不適合領域の特定が可能となる。
【００１８】
また、請求項６にかかる発明は、請求項４または請求項５にかかる発明の構成において、前記再実測ステップで実測された数値指標に基づいて再実測地点以外の地点における数値指標が予め決められた指標値条件を満たす確率を求め、当該確率が予め決められた値より小さい領域を品質不適合領域として特定する再特定ステップをさらに具備することを特徴とする。
【００１９】
請求項６にかかる発明によれば、特定された不適合領域について再度数値指標の実測が行われ、かかる実測結果から再度その実測地点以外の地点における数値指標が予め決められた指標値条件を満たす確率を求め、当該確率が予め決められた値より小さい領域を品質不適合領域として特定されるので、より正確な不適合領域の特定が可能となる。
【００２０】
また、請求項７にかかる発明は、地盤を建設する建設ステップと、前記地盤の複数点において地盤品質に関する数値指標を実測する実測ステップと、前記実測ステップで実測された数値指標に基づいて実測地点以外の地点における数値指標が予め決められた指標値条件を満たさない確率を求め、当該確率が予め決められた値より大きい領域を品質不適合領域として特定する特定ステップと、前記特定ステップにより特定された前記地盤の品質不適合領域に対して補修を行う補修ステップとを具備することを特徴とする。
【００２１】
請求項７にかかる発明によれば、地盤の複数地点で実測した品質に関する数値指標に基づいて、実測地点以外の地点の数値指標の予め決められた条件を満たさない確率が求められ、かかる確率が予め決められた値より大きい領域、つまり品質がよくない危険性の高い領域を特定することができる。したがって、多数地点で数値指標を実測するといった時間、労力、費用のかかる作業を行うことなく、より正確に建設した地盤全域の品質判定を行うことができる。しかも、多数地点で数値指標を実測するといった時間、労力、費用のかかる作業を行うことなく、地盤全域にわたる品質を判定することができ、品質がよくない可能性の高い領域に対して補修を行うので、品質のよい地盤建設が可能となる。
【００２２】
また、請求項８にかかる発明は、地盤を建設する建設ステップと、前記地盤の複数点において地盤品質に関する数値指標を実測する実測ステップと、前記実測ステップで実測された数値指標に基づいて実測地点以外の地点における数値指標が予め決められた指標値条件を満たす確率を求め、当該確率が予め決められた値より小さい領域を品質不適合領域として特定する特定ステップと、前記特定ステップにより特定された前記地盤の品質不適合領域に対して補修を行う補修ステップをさらに具備することを特徴とする。
【００２３】
請求項８にかかる発明によれば、地盤の複数地点で実測した品質に関する数値指標に基づいて、実測地点以外の地点の数値指標の予め決められた条件を満たす確率が求められ、かかる確率が予め決められた値より小さい領域、つまり品質がよくない危険性の高い領域を特定することができる。したがって、多数地点で数値指標を実測するといった時間、労力、費用のかかる作業を行うことなく、建設した地盤全域にわたる品質を判定することができる。しかも、多数地点で数値指標を実測するといった時間、労力、費用のかかる作業を行うことなく、地盤全域にわたる品質を判定することができ、品質がよくない可能性の高い領域に対して補修を行うので、品質のよい地盤建設が可能となる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる地盤品質判定方法、地盤品質判定装置、地盤建設方法およびプログラムの好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００３９】
Ａ．実施形態
図１は、本発明の一実施形態にかかる地盤品質判定方法を伴う地盤建設方法の手順を示すフローチャートである。同図に示すように、本実施形態における地盤建設方法では、まず地盤を建設する（ステップＳａ１）。
【００４０】
地盤建設がなされると、建設された地盤の複数の地点に対して当該地盤の品質に関する指標を実測する（ステップＳａ２）。地盤の品質に関する指標としては、密度、地盤反力係数、弾性係数、Ｓ波速度などであり、密度であればＲＩによる密度計を用いて測定し、地盤反力係数であれば、ＦＷＤ（Falling Weight Deflectometer）装置を用いて測定するといったように実測する指標に応じた測定方法を実施する。
【００４１】
ここで、建設地盤において指標の実測を行う地点の位置は任意であり、ランダムな位置であってもよいが、本実施形態では、図２に示す１００ｍ程度×１００ｍ程度の１００００ｍ2の地盤における約１０ｍ間隔の格子状の地点を実測地点とする。また、指標の実測位置は測定時にＧＰＳ（Global Positioning System）を利用して検出することができ、これにより検出位置とその位置における指標の実測値といった組からなる情報を得ることができる。なお、図２中実測地点の位置を白丸で示す。
【００４２】
以上のような地点において地盤に関する指標を実測すると、その位置と実測値との組からなる情報をＰＣ（Personal Computer）に取り込む（ステップＳａ３）。これらの情報のＰＣへの取り込み方法としては、例えば実測装置とＰＣを無線または有線通信手段により接続して情報を実測装置からＰＣに供給する方法であってもよいし、一旦実測装置で取得した実測値等を可搬型記録媒体に記録し、かかる可搬型記録媒体をＰＣにセットしてこれに記録された実測値等を読み出すことによりＰＣが実測値を取り込むようにしてもよく、任意である。
【００４３】
本実施形態におけるＰＣは、以上のような複数地点で実測された地盤に関する指標値に基づいて、地盤全体における品質不適合領域を特定する処理を行うためのプログラムを記憶するハードディスク等の外部記憶装置を有している。かかる外部記憶装置に記憶されているプログラムにしたがって動作することでＰＣは図３に示すような機能を実現する地盤品質判定装置として機能する。すなわち、本実施形態では、図１に示すステップＳａ４〜ステップＳａ６までの工程をＰＣを利用して行うようにしている。以下においては、まずＰＣ１００によって実行される処理内容の詳細について説明し、その後ステップＳａ４〜ステップＳａ６の工程について説明することとする。
【００４４】
図３に示すように、ＰＣ１００は、実測値取得部１１０と、推定地点入力部１２０と、推定部１３０と、空間変動特性記憶部１４０と、不適合領域特定部１５０とを備える。
【００４５】
実測値取得部１１０は、上述したように実測装置等によって実測された複数地点の位置情報および指標の実測値を取得する。ここで、実測値取得部１１０によるこれらのデータの取得方法は、可搬型記録媒体にこれらのデータが記録されている場合にはかかる可搬型記録媒体から当該データを読み出すことにより取得し、実測装置によって実測される値が信号ケーブル等を介してリアルタイムでＰＣ１００に供給される場合には当該供給される値を取得する。
【００４６】
推定地点入力部１２０は、ユーザによるマウスやキーボード等の操作によって指定された指標を推定すべき地点を入力するものである。
【００４７】
推定部１３０は、推定地点入力部１２０によって入力された推定すべき地点における指標の推定値および推定誤差標準偏差を求める。このように推定すべき地点における指標の推定値および推定誤差標準偏差を求める場合、推定部１３０は、空間変動特性記憶部１４０に予め記憶されている実測値の分散および自己相関関数を用い、実測値取得部１１０によって取得された実測値から推定すべき地点における指標推定値および推定誤差標準偏差を求める。
【００４８】
以下、空間変動特性記憶部１４０に記憶されている実測値の分散および自己相関関数の導出方法と、推定部１３０による指標の推定値および推定誤差標準偏差の導出方法について説明する。
【００４９】
まず、実測値の分散および自己相関関数の導出方法について説明する。離散的な実測データから、空間統計手法により任意位置の推定値を求めるためには、事前に実測した計測データの空間変動特性をモデル化しておき、モデル化した空間変動特性を利用して指標の推定値等を求めるのが本実施形態における推定部１３０である。本実施形態では、空間変動特性を表すのが分散σ2と自己相関関数Ｒ（ｈ）であり、これらを以下のようにして事前にモデル化して空間変動特性記憶部１４０に記憶させておく。
【００５０】
事前に地盤について実測したＮ個の指標値をベクトルｚとして（１）式のように表す。また、自己相関関数Ｒ（ｈ）は、例えば（２）式のように２点ｕi、ｕj間の距離ｈ＝｜ｕi−ｕj｜の関数として表されるものと仮定する。
【数１】
【００５１】
一般にこれは指数関数型モデルと呼ばれており、これ以外にも球状関数型モデル、ガウス型モデルなどがあり、これらを用いることもできるが、本実施形態では指数関数型モデルを用いる場合について説明する。また、求めるべきパラメータは分散σ2と相関距離と呼ばれるａであり、最尤法を用いて推定する。最尤法は周知のとおり尤度と呼ばれる確率密度を最大にするようなパラメータを推定する手法である。
【００５２】
ここで、分散σ2と自己相関関数Ｒ（ｈ）から、共分散関数Ｃ（ｈ）＝σ2Ｒ（ｈ）と定義される。そしてＮ個全ての計測位置に関して互いに共分散関数をあてはめて求めた共分散行列をＱとする。すなわち共分散行列ＱはＮ×Ｎの対称行列で（ｉ、ｊ）成分ＱijはＣ（｜ｕi−ｕj｜）で表されるものである。ここで負の対数尤度Ｌが（３）式のように表される。
【数３】
【００５３】
以上のような手順により実測データから事前に求められた空間変動特性である分散σ2と自己相関関数Ｒ（ｈ）が空間変動特性記憶部１４０に記憶されており、推定部１３０は当該分散σ2および自己相関関数Ｒ（ｈ）から定まる自己相関係数を用いて推定すべき地点の指標の推定値および推定誤差標準偏差を求めるのである。
【００５４】
次に、上記のように事前に求められて記憶されている空間変動特性を用い、離散的な実測値から任意位置ｕ0の指標の推定値および推定誤差標準偏差を求める手順について説明する。
【００５５】
本実施形態では、オーディナリ・クリギングと呼ばれる空間推定方法を用いており、任意地点ｕ0における指標の推定値ｚ*（ｕ0）は（４）式のように計測値ベクトルｚの重み付き線形和で表される。
【数４】
【００５６】
【数５】
【数６】
推定部１３０は、以上のようにして事前に求められた空間変動特性を用い、離散的な実測値（図１のステップＳａ２で求められた値）から任意地点の指標の推定値および推定誤差標準偏差を求めるのである。なお、本実施形態では、指標の推定値や推定誤差標準偏差を求めるためにオーディナリ・クリギングと呼ばれる手法を用いるようにしているが、これ以外にも単純なシンプル・クリギングやより汎用的なユニバーサル・クリギングといた手法を用いるようにしてもよい。
【００５８】
ＰＣ１００における不適合領域特定部１５０は、以上のように推定部１３０によって求められた推定すべき地点における指標の推定値および推定誤差標準偏差に基づいて、ステップＳａ１で建設された地盤における品質の不適合領域を特定する。
【００５９】
より具体的には、不適合領域特定部１５０は、予め設定されている指標値条件を用い、推定すべき地点ｕ0における指標値がその指標値条件を満たさない確率Ｐ（ｕ0）を（７）式により算出する。つまり、その地点の地盤品質が良好でない確率を算出するのである。
【数７】
【００６０】
不適合領域特定部１５０は、以上のような確率を推定すべきよう指定された地点の全部について算出すると、算出された確率が予め設定された許容確率を上回るか否かを判別し、上回った場合にはその地点を不適合領域として特定する。例えば許容確率が５％に設定されている場合、推定すべき地点ｕk（ｋ＝１、２‥‥Ｍ）のすべてについてＰ（ｕk）を求め、Ｐ（ｕk）≧０．０５となるか否かを判別する。そして、かかる判別結果が「ＹＥＳ」となる地点を不適合領域として特定する。
【００６１】
以上がＰＣ１００によって実施される不適合領域特定のための処理であり、本実施形態では、このような処理を行うＰＣ１００を用いて地盤の品質判定等を行うようにしている。すなわち、図１に示すように、ＰＣ１００に複数地点の指標の実測値等を取り込んだ後（ステップＳａ３）、ユーザはＰＣ１００のキーボード等を操作して実測地点以外の多数の地点を、指標値を推定すべき地点として設定する（ステップＳａ４）。例えば、図２に白丸で示す地点で実測を行った場合には、図４に黒丸で示すように、隣り合う実測地点間の複数の地点（２ｍ程度の間隔ごとの地点）を推定すべき地点として設定する。
【００６２】
このようにユーザによって設定された推定すべき地点がＰＣ１００の推定地点入力部１２０によって入力され、推定部１３０により、入力された各推定地点における指標の推定値および推定誤差標準偏差が求められる（ステップＳａ５）。
【００６３】
上述したようにＰＣ１００では、事前に求められている実測値の分散σ2と自己相関関数Ｒ（ｈ）とに基づいて各推定地点の指標の推定値と推定誤差標準偏差が求められる。このような分散σ2と自己相関関数Ｒ（ｈ）は、ステップＳａ２における実測の前に実測されたデータに基づいて作成されたものである。例えば、事前に実測された品質管理のための指標と位置（説明を簡易化するためＸ方向のみの位置としている）との関係として図５に示すような結果が得られた場合、このように得られた値から分散σ2（図５の右側の分布形状参照）を求めるとともに、図６に示すように各位置における自己相関係数が求められるのである。
【００６４】
図６に示すように、求められた自己相関係数が大きい、つまり空間的相関が大きい場合には予測値のばらつきが少ないと考えられる一方で、求められた自己相関係数が小さい、つまり空間的相関が小さい場合には予測値のばらつきが大きくなると考えられる。このような事前の実測値から求めた分散σ2および自己相関関数Ｒ（ｈ）と、ステップＳａ２の実測結果とに基づいて推定地点における指標の推定値と推定誤差標準偏差を求めるのである。
【００６５】
ここで、図７に上記分散σ2および自己相関関数Ｒ（ｈ）を用いて求めた指標の推定値（実線）と、推定誤差（破線）と位置（Ｘ方向のみとする）との関係の一例を示す。同図に示すように、ＰＣ１００による分散σ2および自己相関関数Ｒ（ｈ）を用いた上記の演算処理により任意設定された推定地点における指標の推定値と推定誤差を求めることができる。なお、図７中黒丸は実測値である。
【００６６】
以上のように各推定地点の指標の推定値と推定誤差標準偏差が求められると、上述したようにＰＣ１００により各推定地点における指標値が予め決められた品質許容条件（品質管理の下限値など）を満たさない確率が求められ、さらに求められた確率が予め決められた確率より大きいか否かが判別され、大きい場合にはその地点は不適合領域として特定される（ステップＳａ６）。すなわち、本実施形態では、図８に示すように、任意の推定位置Ｘにおける指標の推定値（最もとり得る確率が高い値であり、図中白丸で示す）と、その推定値がとり得る範囲を表す誤差の分布を得ることができ、指標値が予め定められた品質管理の下限値より小さくなりうる確率（図８中の黒塗り部分の面積／分布形状の全体面積）が予め決められた確率（例えば５％）より大きい場合にはその地点は不適合であると判定するのである。
【００６７】
ＰＣ１００によって推定地点が不適合領域であるか否かの判別結果が出力されると、ユーザは不適合領域があるか否かを判断する（ステップＳａ７）。例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示画面に図９に示すように判別結果画像を表示するための画像データを生成するようＰＣ１００を構成しておけばよい。同図に示すように、この表示画面では、各地点ごとに予め許容された品質条件を満たさない確率によって濃度を変えて（高いほど濃く）表すようにしており（高いほど濃く）、上記の設定確率（５％）を超える地点を最も濃く表わすようにしている。したがって、ユーザはかかる表示を参照することでどの領域が不適合領域であるか否かを容易に理解することができる。
【００６８】
以上のようにＰＣ１００の判別結果を参照し、不適合領域がある場合にはユーザはその不適合領域であるとの判定が２回目の実測値に基づくものであるか否かを判断する（ステップＳａ８）。そして、１回目の実測値に基づくものである場合（ステップＳａ８の判別「Ｎｏ」）、その不適合領域において再度指標の実測を行う（ステップＳａ９）。つまり、図９に示す黒線で囲われた不適合領域の複数地点において再度指標の実測を行うのである。かかる場合には当該領域内の品質判定をより正確になすために上記ステップＳａ２で行った１回目の実測地点よりも実測地点の間隔を密にして行うことが好ましい。
【００６９】
そして、不適合領域について２回目の実測を行うと、２回目の実測値をＰＣ１００に取り込み（ステップＳａ３）、上記１回目の実測値に対する工程と同様に、その領域内において推定すべき地点を設定し（ステップＳａ４）、分散σ2と自己相関関数Ｒ（ｈ）とを用い、推定すべき地点における指標の推定値と推定誤差標準偏差を求める（ステップＳａ５）。そして、各地点において指標が許容条件を満たさない確率を求め、その確率が予め決められた確率を上回るか否かによって不適合領域を特定する（ステップＳａ６）。
【００７０】
そして、ユーザはＰＣ１００による出力結果から、２回目の実測値による不適合領域があるか否かを判断し（ステップＳａ７）、不適合領域がある場合には当該結果が２回目の実測値による判別結果であるか否かを判断し（ステップＳａ８）、この場合は２回目の実測値による判別結果であるので、再実測は行わずに建設した地盤における当該不適合領域に対して品質改善のための補修工事等を実施する（ステップＳａ１０）。
【００７１】
一方、１回目の実測値に基づくＰＣ１００の処理により不適合領域が特定されなかった場合や、２回目の実測値に基づくＰＣ１００の処理により不適合領域が特定されなかった場合には（ステップＳａ７の判別「Ｎｏ」）、ステップＳａ１で建設された地盤の全面において品質が良好であると考えられるので、補修等は行わない。
【００７２】
以上説明したように本実施形態では、建設した地盤に関して複数地点で品質に関する指標値（密度や地盤反力係数など）を実測すれば、実測地点以外の地点における指標の推定値および推定誤差標準偏差を得ることができ、さらに実測地点以外の地点における指標値が予め決められた許容条件を満たさない確率を求め、かかる確率が予め決められた値より大きい領域を不適合領域として特定することができる。
【００７３】
すなわち、建設した地盤の面積が大きい場合であっても、その全面にわたり多数の地点で実測を行うことなく、地盤全面にわたって点在する多数の地点の指標の推定値等を得ることができ、多数の地点において所望する品質を満たしていない危険性のある地点を不適合領域として特定することができる。したがって、本実施形態によれば、多数地点で実測を行うといったように多大な時間、労力、費用を要することなく、建設した地盤全域において品質の良否を判定することができる。
【００７４】
そして、上記のように全域における地盤品質の良否を判定して、品質がよくない可能性が高い領域を特定することができ、かかる領域に対しては補修等の品質改善対策を施すことで、全域にわたって所望の品質を満たす地盤建設が可能となる。
【００７５】
また、本実施形態では、１回目の実測値に基づいて特定した不適合領域、つまり品質がよくない可能性の高い領域については、再度指標の実測を行い、かかる実測結果に基づいて再度不適合領域の特定を行うようにしているので、その領域が品質不適合領域であるか否かをより正確に判定することができ、誤った判定に基づいて不要な補修作業等が行われてしまうことを防止することができる。
【００７６】
また、２回目の実測を行う地点を１回目の実測を行う地点よりも密（同じ面積であれば地点数を多くする）にすれば、より正確な品質判定が行えるようになる。この際、２回目の実測は１回目の実測により不適合領域と判定された領域のみについて行われるので、実測に要する時間、労力、費用等が大幅に増加してしまうことを抑制することができる。
【００７７】
Ｂ．変形例
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような種々の変形が可能である。
【００７８】
（変形例１）
上述した実施形態では、１回目の実測値に基づいて不適合領域であると判定された領域については再度指標の実測を行い、当該２回目の実測値に基づいて不適合領域を特定し、２回目の実測値に基づいて特定された領域については補修等を行うようになっていた。このように２回目の実測値に基づいて特定した不適合領域に対して補修を行う以外にも、２回目の実測値に基づいて特定した不適合領域に対して再度実測を行い、３回目の実測値に基づいて不適合領域を特定するといったように３回以上の実測を行うようにしてもよい。
【００７９】
（変形例２）
また、上述した実施形態では、２回目の実測値に基づいて特定された不適合領域に対して品質改善のための補修工事等を行うようにしていたが、かかる補修工事の結果、当該領域の品質が改善したか否かを判別するために補修後に当該領域の複数地点において指標を実測し、かかる補修後の実測値に基づいて不適合領域でなくなるか、つまり当該領域内のすべての推定地点の指標が許容条件を満たさない確率が設定値より低くなるかを判別し、かかる判別結果が否定的である場合には肯定的な判別結果が得られるまで補修等を行うようにしてもよい。例えば、２回目の実測値に基づいて、図９に示すような判別結果が得られた場合には、図１０に示すように不適合領域がなくなるといった判別結果が得られるまで補修等を行う。
【００８０】
（変形例３）
また、上述した実施形態では、ＰＣ１００の不適合領域特定部１５０が、推定地点の指標の推定値が許容条件を満たさない確率が予め設定された確率よりも大きい場合にその地点を不適合と判定するようにしていたが、推定地点の指標の推定値が許容条件を満たす確率を求め、かかる確率が予め設定された確率より小さい場合にその地点を不適合領域として判定するようにしてもよい。
【００８１】
（変形例４）
また、上述した実施形態では、ＰＣ１００に内蔵されるＣＰＵ等が外部記憶装置等に記憶されたプログラムを読み出して動作することにより、上述した不適合領域特定のための処理を行うようになっていたが、このようなソフトウェアにより実現される機能と同様の機能をハードウェア回路によって実現するようにしてもよいし、コンピュータにこのような処理を実行させるためのプログラムをインターネット等の通信回線を介してユーザに提供するようにしてもよいし、当該プログラムをＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory）などのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録してユーザに提供するようにしてもよい。
【００８２】
（変形例５）
また、上述した実施形態では、地盤を新たに建設した後に、その地盤の複数地点で地盤の品質に関する指標を実測し、かかる実測値に基づいて品質不適合領域を特定するといった建設方法に本発明を適用した場合について説明したが、すでに建設されて使用されている地盤のメンテナンス等をする際に、当該地盤について、上記実施形態のように複数地点で指標を実測し、かかる実測値から不適合領域を特定し、その結果を参照してメンテナンスの要否、必要な場合にはメンテナンスの内容等を決定するようにしてもよい。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、多数地点で数値指標を実測するといった時間、労力、費用のかかる作業を行わなくても、地盤全域にわたる品質を判定することができるという効果を奏する。
【００８４】
また、本発明によれば、より正確に地盤の任意地点における品質が許容条件を満たさない確率を求めることができ、より正確な品質不適合領域の特定が可能となるという効果を奏する。
【００８６】
また、本発明によれば、より正確に地盤の任意地点の品質が許容条件を満たす確率を求めることができ、より正確な品質不適合領域の特定が可能となるという効果を奏する。
【００８７】
また、本発明によれば、特定された不適合領域について再度数値指標の実測が行われるので、当該不適合領域の品質が不良であるか否かをより正確に判定することができるという効果を奏する。
【００８８】
また、本発明によれば、より正確な不適合領域の特定が可能となるという効果を奏する。
【００９３】
また、本発明によれば、多数地点で数値指標を実測するといった時間、労力、費用のかかる作業を行うことなく、より正確に建設した地盤全域の品質判定を行うことができるという効果を奏する。
【００９４】
また、本発明によれば、多数地点で数値指標を実測するといった時間、労力、費用のかかる作業を行うことなく、建設した地盤全域にわたる品質を判定することができるという効果を奏する。
【００９５】
また、本発明によれば、多数地点で数値指標を実測するといった時間、労力、費用のかかる作業を行うことなく、地盤全域にわたる品質を判定することができ、品質がよくない可能性の高い領域に対して補修を行うので、品質のよい地盤建設が可能となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる地盤品質判定方法を伴う地盤建設方法の手順を示すフローチャートである。
【図２】建設した地盤品質の判定を行うために地盤に関する指標を実測する地点の位置の一例を示す図である。
【図３】前記地盤品質判定方法に用いられるＰＣの機能構成を示すブロック図である。
【図４】建設した地盤品質の判定を行うための地盤に関する指標を実測する地点と、指標等を推定する推定地点との位置を示す図である。
【図５】前記地盤品質判定方法において事前に行われる指標の実測により得られる指標値と位置の関係および実測値の分散を示す図である。
【図６】前記事前に行われる指標の実測から得られる自己相関係数と位置との関係である自己相関関数を示すグラフである。
【図７】前記実測値の分散と自己相関係数を用いることで求められる指標の推定値および推定誤差と位置との関係を示す図である。
【図８】ある地点における指標の推定値と誤差分布とを示す図であって、これらから当該地点において指標が品質の下限値を下回る確率を求める手法を模式的に示す図である。
【図９】前記地盤品質判定方法による品質不適合領域の有無および領域範囲を示す出力結果の一例を示す図である。
【図１０】補修後の前記地盤全域の品質状況を示す図である。
【符号の説明】
１００ ＰＣ
１１０ 実測値取得部
１２０ 推定地点入力部
１３０ 推定部
１４０ 空間変動特性記憶部
１５０ 不適合領域特定部
Claims (8)
- 判定対象となる地盤の複数点において地盤品質に関する数値指標を実測する実測ステップと、
前記実測ステップで実測された数値指標に基づいて実測地点以外の地点における数値指標が予め決められた指標値条件を満たさない確率を求め、当該確率が予め決められた値より大きい領域を品質不適合領域として特定する特定ステップと、
前記特定ステップで特定された前記品質不適合領域について前記数値指標を実測する再実測ステップと
を具備することを特徴とする地盤品質判定方法。 - 前記特定ステップでは、予め求められた実測値の分散と自己相関係数とに基づいて前記数値指標の推定値と推定誤差標準偏差を求め、求めた数値指標の推定値および推定誤差標準偏差から実測地点以外の地点における数値指標が予め決められた指標値条件を満たさない確率を求める
ことを特徴とする請求項１に記載の地盤品質判定方法。 - 前記再実測ステップで実測された数値指標に基づいて再実測地点以外の地点における数値指標が予め決められた指標値条件を満たさない確率を求め、当該確率が予め決められた値より大きい領域を品質不適合領域として特定する再特定ステップをさらに具備する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の地盤品質判定方法。 - 判定対象となる地盤の複数点において地盤品質に関する数値指標を実測する実測ステップと、
前記実測ステップで実測された数値指標に基づいて実測地点以外の地点における数値指標が予め決められた指標値条件を満たす確率を求め、当該確率が予め決められた値より小さい領域を品質不適合領域として特定する特定ステップと、
前記特定ステップで特定された前記品質不適合領域について前記数値指標を実測する再実測ステップと
を具備することを特徴とする地盤品質判定方法。 - 前記特定ステップでは、予め求められた実測値の分散と自己相関係数とに基づいて前記数値指標の推定値と推定誤差標準偏差を求め、求めた数値指標の推定値および推定誤差標準偏差から実測地点以外の地点における数値指標が予め決められた指標値条件を満たす確率を求める
ことを特徴とする請求項４に記載の地盤品質判定方法。 - 前記再実測ステップで実測された数値指標に基づいて再実測地点以外の地点における数値指標が予め決められた指標値条件を満たす確率を求め、当該確率が予め決められた値より小さい領域を品質不適合領域として特定する再特定ステップをさらに具備する
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の地盤品質判定方法。 - 地盤を建設する建設ステップと、
前記地盤の複数点において地盤品質に関する数値指標を実測する実測ステップと、
前記実測ステップで実測された数値指標に基づいて実測地点以外の地点における数値指標が予め決められた指標値条件を満たさない確率を求め、当該確率が予め決められた値より大きい領域を品質不適合領域として特定する特定ステップと、
前記特定ステップにより特定された前記地盤の品質不適合領域に対して補修を行う補修ステップと
を具備することを特徴とする地盤建設方法。 - 地盤を建設する建設ステップと、
前記地盤の複数点において地盤品質に関する数値指標を実測する実測ステップと、
前記実測ステップで実測された数値指標に基づいて実測地点以外の地点における数値指標が予め決められた指標値条件を満たす確率を求め、当該確率が予め決められた値より小さい領域を品質不適合領域として特定する特定ステップと、
前記特定ステップにより特定された前記地盤の品質不適合領域に対して補修を行う補修ステップをさらに具備する
ことを特徴とする地盤建設方法。
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