JP4496480B2

JP4496480B2 - 改良土地盤特性の推定方法

Info

Publication number: JP4496480B2
Application number: JP2005153706A
Authority: JP
Inventors: 美治浅香
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2005-05-26
Filing date: 2005-05-26
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2025-05-26
Also published as: JP2006329809A

Description

本発明は改良土地盤特性の推定方法に係り、特にセメント系改良地盤において、あらかじめ求められたせん断波速度Ｖ_sと一軸圧縮強さｑ_uの関係曲線を用いて、その地盤改良状態を簡易に評価できるようにした改良土地盤特性の推定方法に関する。

出願人は、すでに、セメント系改良地盤の改良状態を確認する方法として、改良地盤中を伝播するせん断波速度をベンダーエレメントを用いて測定し、その測定結果をもとに、対象となるセメント系改良地盤の品質検査を行う地盤推定方法を提案している（特許文献１参照。）

この地盤特性の推定方法では、改良士のせん断波速度Ｖ_sと一軸圧縮強さｑ_uの関係曲線が改良対象土質に応じて一義的に決まることを利用し、室内試験によって求めたせん断波速度Ｖ_sと一軸圧縮強さｑ_uの関係曲線から設計基準強度Ｆ_cを満足するために必要なせん断波速度を、品質検査の目標Ｖ_s値として設定する。さらに、改良地盤の地表面でせん断波速度Ｖ_sを、室内試験の場合と同じ装置で測定し、原位置せん断波速度が目標せん断波速度以上であることを確認することで、改良地盤の品質検査を行うという手法をとっている。
特開２００４−５３５８６公報。

ところで、従来、セメント系改良土ごとに固有なせん断波速度Ｖ_sと一軸圧縮強さｑ_uの相関関係を求めるときは、実際に建設現場で改良工事に採用される配合と同じ配合でセメント改良土試料を室内で作成し、この試料に対して、複数の材齢を設定し、せん断波速度測定と一軸圧縮試験とを行い、セメント改良土に固有なせん断波速度Ｖ_sと一軸圧縮強さｑ_uの相関関係を求め、品質検査の目標Ｖ_s値を決定していた。従来の試験では、材齢として例えば５，８時間後，１，２，３日後，１，２，３，４週間後を設定するため、この方法では、例えばセメント改良土の強度発現が極めて遅い場合などでは、材齢４週を経てからの試験結果を待たなければ、設計基準強度Ｆｃに対応するせん断波速度、すなわち品質検査の目標Ｖ_s値を決定できない場合があった。このような場合、たとえ原位置でセメント改良地盤のせん断波速度Ｖ_sを測定しても、材齢４週の試験結果が明らかになって品質検査の目標Ｖ_s値が決まるまでは、原位置のセメント改良地盤の品質が満足されているかどうかの判断ができない。

この評価システムでは、せん断波速度に基づく原位置改良地盤の品質検査に先立ち、せん断波速度Ｖ_sと一軸圧縮強さｑ_uの関係を明らかにして、品質検査の目標Ｖ_s値を前もって決定する利点が、十分活かされないおそれがある。このため、一連の評価手順が迅速、かつ簡易にできるような改善が望まれていた。

また、上述の評価システムにおいても、対象地盤の土質は多種多様であるため、たとえば、１２現場における採取試料を用いて作成したセメント系改良土のＶ_s〜ｑ_u関係を、まとめて図９に示したように。多数の試料によって得られたデータによるＶ_s〜ｑ_u関係（データ数４０６件）は、せん断波速度Ｖ_s、一軸圧縮強さｑ_uの値が大きくなるほどバラツキも大きくなり、Ｖ_s〜ｑ_u関係曲線を一義的に決定できる程度の相関関係を得ることができない。

そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する問題点を解消し、セメント系改良土ごとに固有なせん断波速度Ｖ_sと一軸圧縮強さｑ_uの関係を、長期材齢を待たずに、できるだけ早く求めることができる改良土地盤特性の推定方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の特徴は、セメント系改良土のせん断波速度Ｖ_sと一軸圧縮強さｑ_uの関係曲線が、改良土の乾燥密度ρ_dによって決定できるという新しい知見に基づくものである。従来、セメント系改良土のＶ_s〜ｑ_u関係は、せん断波速度Ｖ_sあるいは一軸圧縮強さｑ_uが大きくなるほどバラツキが大きくなっており、Ｖ_s〜ｑ_u関係曲線を一義的に決定することができない。ところが、所定の乾燥密度ρ_d値の区分整理された試験データは、ρ_d値ごとに、ほぼ同一のＶ_s〜ｑ_u関係曲線上に分布する傾向が認められた。ρ_d値が大きい改良土ほど、同一の一軸圧縮強さｑ_uに対するせん断波速度Ｖ_sが大きい。このことから、乾燥密度ρ_dを求めることで、対象とするセメント系改良土のＶ_s〜ｑ_u関係曲線を決定でき、その関係曲線を用いてせん断波速度Ｖ_sの一軸圧縮強さｑ_uを精度良く得ることができる。

すなわち、本発明はｍ地盤改良の実施工に先立ち、推定対象の地盤特性と同等仕様の供試体を作成し、該供試体に対して室内試験を行ってせん断波速度と強度との関係データを定式化して回帰曲線を求め、該回帰曲線に実施工が進行する地盤で求めたせん断波速度の測定結果を適用して原位置での改良後の地盤強度を推定する改良土地盤特性の推定方法において、前記室内試験において、前記供試体の乾燥密度を測定し、所定範囲の乾燥密度ごとに前記せん断波速度と強度との関係データを区分し、それぞれの区分されたデータをもとに前記回帰曲線を求め、実施工が進行する地盤で求めたせん断波速度を前記原位置土の乾燥密度の属する区分の回帰曲線を適用して当該地盤の改良後強度を推定することを特徴とする。

また、地盤改良の実施工に先立ち、推定対象の地盤特性と同等仕様の供試体を作成し、該供試体に対して室内試験を行ってせん断波速度と強度との関係データを定式化して回帰曲線を求め、該回帰曲線に実施工が進行する地盤で求めたせん断波速度の測定結果を適用して原位置での改良後の地盤強度を推定する改良土地盤特性の推定方法において、前記室内試験において、前記供試体の乾燥密度を測定し、所定範囲の乾燥密度ごとに前記せん断波速度と強度との関係データを区分し、それぞれの区分されたデータをもとに前記回帰曲線を求め、実施工が進行する地盤で求めたせん断波速度を前記原位置土の乾燥密度の属する区分の回帰曲線を適用して当該地盤の改良後強度を推定するとともに、さらに実施工が進行する原位置土による強度試験結果及び乾燥密度との関係を追加して前記回帰曲線を更新し、該更新された回帰曲線により以後の施工における地盤強度を推定することを特徴とする。

本発明によれば、対象となる現地セメント系改良地盤において、あらかじめ求められたせん断波速度Ｖ_sと一軸圧縮強さｑ_uの関係曲線を用いて、現地地盤の改良状態を簡易に評価することができるという効果を奏する。

以下、本発明の改良土地盤特性の推定方法の実施するための最良の形態として、以下の実施例について添付図面を参照して説明する。

本発明は、上述したように、セメント系改良土のせん断波速度Ｖ_sと一軸圧縮強さｑ_uの関係曲線が、改良土の乾燥密度ρsdsによって決定できるという新しい知見に基づく地盤改良状態の推定方法である。まず、図９に示したせん断波速度Ｖ_sあるいは一軸圧縮強さｑ_uのデータ（ｎ＝４０６、土質サンプル数１２種類）関係を、乾燥密度ρ_d（＝０．６〜＝１．８t/m³）を０．２t/m³の幅ごとに区分（＝０．６〜＝０．８，＝０．８〜＝１．０，＝１．０〜＝１．２，＝１．２〜＝１．４，＝１．４〜＝１．６，＝１．６〜＝１．８（t/m³））し、試料データを集計した結果を図３〜図８に示す。上述した乾燥密度ρ_dの範囲で区分した試験結果の複数のデータ群は、各ρ_d値の範囲において、相関係数の小さいで表すことができるＶ_s〜ｑ_u関係曲線（回帰曲線）上に分布する傾向が認められる。また、この曲線関係からは、ρ_d値が大きい改良土ほど、同一の一軸圧縮強さｑ_uに対するせん断波速度Ｖ_sが大きいことがわかる。これらのことから、対象となるセメント系改良地盤における乾燥密度ρ_dt/m³を、所定の手順で求め、その値をもとにセメント系改良土のＶ_s〜ｑ_u関係曲線を決定し、その関係曲線を用いたセメント系改良土のせん断波速度Ｖ_sと一軸圧縮強さｑ_uの関係の把握を容易に行うことが可能となる。

なお、上記Ｖ_s〜ｑ_u関係曲線は、作成された試料によって得られたデータ数の増加に従ってその精度が向上するため、たとえばｎ個に区分して分類された各乾燥密度ごとの関係曲線の係数ａ_i、ｂ_i（i＝１…ｎ）を更新していくことが好ましい。この関係曲線を得るためには、すでに特許文献１で示したように、各供試体に対してせん断波速度測定、一軸圧縮試験を行って、せん断波速度Ｖ_sと一軸圧縮強さｑ_uを求め、蓄積された複数のデータをもとにせん断波速度Ｖ_sと一軸圧縮強さｑ_uの関係を示す関係曲線を、回帰分析によって求め、式１のように定式化し、各関係曲線を定量的に把握し、図化することが好ましい。

ここに、ａ，ｂは該当する関係曲線の回帰分析によって求まるパラメータ

図１は、図２〜７に示した各関係曲線を、乾燥密度ρ_dの区分ごとに示し、それぞれの条件におけるセメント系改良土のＶ_s〜ｑ_u関係を把握可能にした関係グラフである。

図２は、セメント系改良地盤の原位置試料から図１の関係グラフを作成する手順を示したフローチャートである。セメント系改良土のＶ_s〜ｑ_u関係曲線は、図２に示したように、以下の手順で求めることができる。
(1)セメント系固化材により地盤改良が行われる原位置の土を採取する。
(2)配合設計にしたがって、採取土、セメント系固化材、水を、試験用モルタルミキサ等を用いて混合撹拌し、セメント系改良土としての試料土を作成する。
(3)作成した試料土を、型枠（φ５０×Ｈ１００の円柱供試体を使用）に詰め、供試体を作成する。
(4)供試体内を所定の期間、存置し、硬化した改良土からなる供試体を脱型し、供試体の寸法測定を行い、体積を算出する。
(5)供試体を、完全乾燥させ、乾燥後の質量を計量する。
(6)乾燥密度を算出する（乾燥密度ρ_d＝（乾燥質量）／（体積））。
(7)求めた乾燥密度ρ_dに基づいて、該当するＶ_s〜ｑ_u関係曲線を選定する。
(8)さらに、現場において施工され、硬化状態にあるセメント改良地盤を採取し、その乾燥密度を測定する。そして、その乾燥密度からＶ_s〜ｑ_u関係曲線を決定することができる。すなわち、事前の配合試験、上記(1)〜(8)を実施することなく、Ｖ_s〜ｑ_u関係曲線を決定することも可能である。

以上に述べたように、たとえばベンダーエレメント等のせん断波測定手段を用いて、セメント系改良地盤の現場で求めたせん断波速度を、その現場に適用可能にデータ整理され、作成された図表（図１参照）を用いて、上述の方法で得られた乾燥密度におけるＶ_s〜ｑ_u関係曲線から、その改良地盤の地盤強度を容易に推定できる。

試料土の乾燥密度区分ごとに示したせん断波速度Ｖ_sと一軸圧縮強さｑ_uの関係を示した関係曲線図チャート。図１を求めるための作業手順を示したフローチャート。試料データと乾燥密度区分（０．６＝＜ρ_d＜＝０．８）でのせん断波速度Ｖ_sと一軸圧縮強さｑ_uの関係を示した関係曲線図。試料データと乾燥密度区分（０．８＝＜ρ_d＜＝１．０）でのせん断波速度Ｖ_sと一軸圧縮強さｑ_uの関係を示した関係曲線図。試料データと乾燥密度区分（１．０＝＜ρ_d＜＝１．２）でのせん断波速度Ｖ_sと一軸圧縮強さｑ_uの関係を示した関係曲線図。試料データと乾燥密度区分（１．２＝＜ρ_d＜＝１．４）でのせん断波速度Ｖ_sと一軸圧縮強さｑ_uの関係を示した関係曲線図。試料データと乾燥密度区分（１．４＝＜ρ_d＜＝１．６）でのせん断波速度Ｖ_sと一軸圧縮強さｑ_uの関係を示した関係曲線図。試料データと乾燥密度区分（１．６＝＜ρ_d＜＝１．８）でのせん断波速度Ｖ_sと一軸圧縮強さｑ_uの関係を示した関係曲線図。図３〜図８で区分した試料データのせん断波速度Ｖ_sと一軸圧縮強さｑ_uの関係を一括して示したデータ分布図。

Claims

地盤改良の実施工に先立ち、推定対象の地盤特性と同等仕様の供試体を作成し、該供試体に対して室内試験を行ってせん断波速度と強度との関係データを定式化して回帰曲線を求め、該回帰曲線に実施工が進行する地盤で求めたせん断波速度の測定結果を適用して原位置での改良後の地盤強度を推定する改良土地盤特性の推定方法において、
前記室内試験において、前記供試体の乾燥密度を測定し、所定範囲の乾燥密度ごとに前記せん断波速度と強度との関係データを区分し、それぞれの区分されたデータをもとに前記回帰曲線を求め、実施工が進行する地盤で求めたせん断波速度を前記原位置土の乾燥密度の属する区分の回帰曲線を適用して当該地盤の改良後強度を推定することを特徴とする改良土地盤特性の推定方法。
地盤改良の実施工に先立ち、推定対象の地盤特性と同等仕様の供試体を作成し、該供試体に対して室内試験を行ってせん断波速度と強度との関係データを定式化して回帰曲線を求め、該回帰曲線に実施工が進行する地盤で求めたせん断波速度の測定結果を適用して原位置での改良後の地盤強度を推定する改良土地盤特性の推定方法において、
前記室内試験において、前記供試体の乾燥密度を測定し、所定範囲の乾燥密度ごとに前記せん断波速度と強度との関係データを区分し、それぞれの区分されたデータをもとに前記回帰曲線を求め、実施工が進行する地盤で求めたせん断波速度を前記原位置土の乾燥密度の属する区分の回帰曲線を適用して当該地盤の改良後強度を推定するとともに、さらに実施工が進行する原位置土による強度試験結果及び乾燥密度との関係を追加して前記回帰曲線を更新し、該更新された回帰曲線により以後の施工における地盤強度を推定することを特徴とする改良土地盤特性の推定方法。