JPH0617413A - 地盤の液状化検知方法及びその装置 - Google Patents
地盤の液状化検知方法及びその装置Info
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- JPH0617413A JPH0617413A JP19768892A JP19768892A JPH0617413A JP H0617413 A JPH0617413 A JP H0617413A JP 19768892 A JP19768892 A JP 19768892A JP 19768892 A JP19768892 A JP 19768892A JP H0617413 A JPH0617413 A JP H0617413A
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- JP
- Japan
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- strainer
- rise
- earthquake
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- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 上端が閉塞し、下部側面に多数の開口と該開
口への土砂の流入を防止するためのフィルターとから構
成されたストレーナー（５）を備え、さらに内部に空気
圧を測定する圧力計（４）を備えた中空管（１′）を、
上記ストレーナーを液状化のおそれのある地盤中のゆる
い砂層に位置するように地盤内に設置してなり、地震時
に発生する地盤の過剰間隙水圧によって生ずる地下水の
流れをストレーナーを通して中空管内に導き、該中空管
内の水位上昇に伴う中空管内の空気圧の上昇を上記圧力
計で測定することにより地盤の液状化の程度を推定する
検知装置。 【効果】 安価に測定システムが構築できる、管が
地表部に出ることは少ないので、地震時の安定性が高
く、管の破損の可能性も小さくなる、水位上昇量が少
ないため、フィルターの目詰まりの可能性が小さい、
測定器が中空管上端部に設置される圧力計だけであるの
で、保守が簡単である。
口への土砂の流入を防止するためのフィルターとから構
成されたストレーナー（５）を備え、さらに内部に空気
圧を測定する圧力計（４）を備えた中空管（１′）を、
上記ストレーナーを液状化のおそれのある地盤中のゆる
い砂層に位置するように地盤内に設置してなり、地震時
に発生する地盤の過剰間隙水圧によって生ずる地下水の
流れをストレーナーを通して中空管内に導き、該中空管
内の水位上昇に伴う中空管内の空気圧の上昇を上記圧力
計で測定することにより地盤の液状化の程度を推定する
検知装置。 【効果】 安価に測定システムが構築できる、管が
地表部に出ることは少ないので、地震時の安定性が高
く、管の破損の可能性も小さくなる、水位上昇量が少
ないため、フィルターの目詰まりの可能性が小さい、
測定器が中空管上端部に設置される圧力計だけであるの
で、保守が簡単である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は液状化しやすい砂地盤に
おいて地盤の液状化の程度を迅速に検知する方法に関す
るものである。
おいて地盤の液状化の程度を迅速に検知する方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】地盤の液状化は、地震時の砂質土層の過
剰間隙水圧の上昇に伴って土のせん断強度などが低下
し、地盤が急激に不安定な状態になる現象をいう。過剰
間隙水圧が有効上載圧と同じ大きさになると、地盤は完
全にせん断強度を失い、あたかも泥水のような状態とな
る。この状態を完全液状化ということもある。
剰間隙水圧の上昇に伴って土のせん断強度などが低下
し、地盤が急激に不安定な状態になる現象をいう。過剰
間隙水圧が有効上載圧と同じ大きさになると、地盤は完
全にせん断強度を失い、あたかも泥水のような状態とな
る。この状態を完全液状化ということもある。
【０００３】完全液状化にまで到らなくとも、過剰間隙
水圧がある程度まで上昇すると地盤が不安定になり、構
造物の被害が発生することもある。従って液状化する可
能性のある砂質土層の過剰間隙水圧を測定することがで
きれば、液状化の程度を速やかに把握することができ、
構造物の被害防止にも役立つ。
水圧がある程度まで上昇すると地盤が不安定になり、構
造物の被害が発生することもある。従って液状化する可
能性のある砂質土層の過剰間隙水圧を測定することがで
きれば、液状化の程度を速やかに把握することができ、
構造物の被害防止にも役立つ。
【０００４】従来は地盤中に埋設された間隙水圧計によ
って地震時の過剰間隙水圧が直接測定されていた。
って地震時の過剰間隙水圧が直接測定されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、間隙水圧計は
地下水で飽和された地盤中に長時間埋設しておくため、
機能を維持できる期間が短く、関東地震などの大きな地
震の際の液状化を検知することを目的とする場合には、
かなり長期間の観測が必要となり、耐久性に関して問題
があった。従って長期間の観測を行う場合には、水圧計
の機能の確認作業が煩雑であり、さらに観測期間内に水
圧計を交換する場合には、地盤を新たに削孔して新しい
機器を埋設しなければならないため、設置費も高くつく
という問題点があった。
地下水で飽和された地盤中に長時間埋設しておくため、
機能を維持できる期間が短く、関東地震などの大きな地
震の際の液状化を検知することを目的とする場合には、
かなり長期間の観測が必要となり、耐久性に関して問題
があった。従って長期間の観測を行う場合には、水圧計
の機能の確認作業が煩雑であり、さらに観測期間内に水
圧計を交換する場合には、地盤を新たに削孔して新しい
機器を埋設しなければならないため、設置費も高くつく
という問題点があった。
【０００６】そこでこの問題を解決する方法として、間
隙水圧に代わって開放中空管を用いて水位を測定する地
盤の液状化検知方法がある。しかしこの方法においては
管の上端が開放されているので、最大の水位上昇量は地
震時に地盤に発生した間隙水圧分に相当する高さにな
る。例えば地下水位がＧ．Ｌ−１ｍで、密度 2.0g/cm3
の砂地盤があり、その地盤の深度10ｍの位置にストレー
ナー部をもつ中空管を設置した場合、地震時に地盤が完
全に液状化すると管内の水位は地表より約10ｍも上昇す
ることになる。このような水位上昇量に対応するような
長い管は、高価であり、さらに設置上の困難を伴うとと
もに地震時の安定性にも大きな問題である。
隙水圧に代わって開放中空管を用いて水位を測定する地
盤の液状化検知方法がある。しかしこの方法においては
管の上端が開放されているので、最大の水位上昇量は地
震時に地盤に発生した間隙水圧分に相当する高さにな
る。例えば地下水位がＧ．Ｌ−１ｍで、密度 2.0g/cm3
の砂地盤があり、その地盤の深度10ｍの位置にストレー
ナー部をもつ中空管を設置した場合、地震時に地盤が完
全に液状化すると管内の水位は地表より約10ｍも上昇す
ることになる。このような水位上昇量に対応するような
長い管は、高価であり、さらに設置上の困難を伴うとと
もに地震時の安定性にも大きな問題である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は上記上端
開放型の中空管を用いた検知方法に代わって、上端を閉
塞し地震時の水位上昇量を抑制することによって、大き
な地震や深い測定深度に対しても適当な水位上昇量が得
られる方法とその装置を提供する点にある。
開放型の中空管を用いた検知方法に代わって、上端を閉
塞し地震時の水位上昇量を抑制することによって、大き
な地震や深い測定深度に対しても適当な水位上昇量が得
られる方法とその装置を提供する点にある。
【０００８】即ち本発明の方法は、上端を閉塞し、下部
側面に多数の開口と該開口への土砂の流入を防止するた
めのフィルターとから構成されたストレーナーを備えた
中空管を、液状化のおそれのある地盤中のゆるい砂層に
該ストレーナーを位置させて設置し、地震時に発生する
地盤の過剰間隙水圧によって生ずる地下水の流れをスト
レーナーを通して中空管内に導き、該中空管内の水位上
昇に伴う中空管内の空気圧の上昇を測定することにより
地盤の液状化の程度を推定することを特徴とするもので
ある。
側面に多数の開口と該開口への土砂の流入を防止するた
めのフィルターとから構成されたストレーナーを備えた
中空管を、液状化のおそれのある地盤中のゆるい砂層に
該ストレーナーを位置させて設置し、地震時に発生する
地盤の過剰間隙水圧によって生ずる地下水の流れをスト
レーナーを通して中空管内に導き、該中空管内の水位上
昇に伴う中空管内の空気圧の上昇を測定することにより
地盤の液状化の程度を推定することを特徴とするもので
ある。
【０００９】また本発明の装置は、上端が閉塞し、下部
側面に多数の開口と該開口の土砂の流入を防止するため
のフィルターとから構成されたストレーナーを備え、さ
らに内部に空気圧を測定する圧力計を備えた中空管を、
上記ストレーナーを液状化のおそれのある地盤中のゆる
い砂層に位置するように地盤内に設置してなり、地震時
に発生する地盤の過剰間隙水圧によって生ずる地下水の
流れをストレーナーを通して中空管内に導き、該中空管
内の水位上昇に伴う中空管内の空気圧の上昇を上記圧力
計で測定することにより地盤の液状化の程度を推定する
ことを特徴とするものである。
側面に多数の開口と該開口の土砂の流入を防止するため
のフィルターとから構成されたストレーナーを備え、さ
らに内部に空気圧を測定する圧力計を備えた中空管を、
上記ストレーナーを液状化のおそれのある地盤中のゆる
い砂層に位置するように地盤内に設置してなり、地震時
に発生する地盤の過剰間隙水圧によって生ずる地下水の
流れをストレーナーを通して中空管内に導き、該中空管
内の水位上昇に伴う中空管内の空気圧の上昇を上記圧力
計で測定することにより地盤の液状化の程度を推定する
ことを特徴とするものである。
【００１０】
【作用】地盤に地震動が作用すると、ゆるい砂層では過
剰間隙水圧が時間とともに上昇していく。一方、同じ土
層中にストレーナーをもつ中空管では水圧は発生しない
ので、砂質土層と中空管の間に水圧差が生じ、その結
果、管の中に地下水が流入し、管内水位が上昇する。液
状化の程度すなわち過剰間隙水圧が大きくなると水圧差
も大きくなり、管内に流入する水量も増加するので、管
内の水位上昇量も大きくなる。従って、管内の水位上昇
量および上昇速度を測定すれば対象土層の過剰間隙水圧
を推定することができ、液状化程度が迅速に把握でき
る。
剰間隙水圧が時間とともに上昇していく。一方、同じ土
層中にストレーナーをもつ中空管では水圧は発生しない
ので、砂質土層と中空管の間に水圧差が生じ、その結
果、管の中に地下水が流入し、管内水位が上昇する。液
状化の程度すなわち過剰間隙水圧が大きくなると水圧差
も大きくなり、管内に流入する水量も増加するので、管
内の水位上昇量も大きくなる。従って、管内の水位上昇
量および上昇速度を測定すれば対象土層の過剰間隙水圧
を推定することができ、液状化程度が迅速に把握でき
る。
【００１１】そして本発明のように管の上端を閉塞して
おけば、水位の上昇によって気体部分が圧縮され、地盤
の過剰間隙水圧と気体の圧力が均衡した時点で水位上昇
は停止する。地震時の水位上昇量は地震前の気体部分の
長さを超えることはないので、水位計は地下水位より高
くするだけでよく、上端開放型に比べて管の立ち上がり
高さを大幅に小さくすることができる。
おけば、水位の上昇によって気体部分が圧縮され、地盤
の過剰間隙水圧と気体の圧力が均衡した時点で水位上昇
は停止する。地震時の水位上昇量は地震前の気体部分の
長さを超えることはないので、水位計は地下水位より高
くするだけでよく、上端開放型に比べて管の立ち上がり
高さを大幅に小さくすることができる。
【００１２】
【実施例】図１は従来の上端開放型液状化検知装置を示
すが、地震時には図１（ｂ）のように中空管（１）内の
水位が過剰間隙水圧相当の高さまで上昇する。これに対
して図２に示す本発明の上端閉塞型の液状化検知装置に
おいても、図２（ｂ）に示すように過剰間隙水圧の増加
に対して中空管（１′）内の水位は上昇するが、これに
伴い該管（１′）内の密封空気（２）部分の空気圧も増
加し、両圧力が均衡した高さで水位上昇は停止する。従
って図２の閉塞型の場合の水位上昇量は中空管（１′）
設置時の密封空気（２）部分の高さを超えることはな
い。なお図中（５）はストレーナー部を示す。
すが、地震時には図１（ｂ）のように中空管（１）内の
水位が過剰間隙水圧相当の高さまで上昇する。これに対
して図２に示す本発明の上端閉塞型の液状化検知装置に
おいても、図２（ｂ）に示すように過剰間隙水圧の増加
に対して中空管（１′）内の水位は上昇するが、これに
伴い該管（１′）内の密封空気（２）部分の空気圧も増
加し、両圧力が均衡した高さで水位上昇は停止する。従
って図２の閉塞型の場合の水位上昇量は中空管（１′）
設置時の密封空気（２）部分の高さを超えることはな
い。なお図中（５）はストレーナー部を示す。
【００１３】また開放型の液状化検知装置では水位上昇
量を図１に示す水位計（３）又は水中に設置した水圧計
で測定するが、閉塞型の検知装置では従来のように水位
上昇量を直接測定しなくとも密封空気（２）部分の空気
圧増加量を、例えば中空管（１′）上端に取付けた圧力
計（４）で測定すれば水位上昇量を測定できるものであ
る。従って地下水に直接触れないで有効な測定ができる
上端閉塞型検知装置の方が測定器の寿命が長くなる利点
も有する。
量を図１に示す水位計（３）又は水中に設置した水圧計
で測定するが、閉塞型の検知装置では従来のように水位
上昇量を直接測定しなくとも密封空気（２）部分の空気
圧増加量を、例えば中空管（１′）上端に取付けた圧力
計（４）で測定すれば水位上昇量を測定できるものであ
る。従って地下水に直接触れないで有効な測定ができる
上端閉塞型検知装置の方が測定器の寿命が長くなる利点
も有する。
【００１４】次に図２に示す本発明の装置を用いて地盤
の過剰間隙水圧値を推定する方法を図３を用いて説明す
る。
の過剰間隙水圧値を推定する方法を図３を用いて説明す
る。
【００１５】先ず以下の事項を仮定する。 （基本仮定） 地震時の水位上昇に伴う中空管内の空気圧増加量Δ
Ｐ（＝Ｐe −Ｐs ）と地下水上昇量ΔＬ（Ｌs −Ｌe ）
に相当する水圧の和が地盤の過剰間隙水圧Δｕと釣り合
った時点で水位上昇か停止する。（(1) 式を参照、γw
は水の単位体積重量）。 中空管の水位上昇量と気圧変化量の関係はボイル・
シャルルの法則に従う（(2) 式を参照）。 中空管は気密性で外気とは完全に遮断されている。 中空管内の空気の地下水への溶け込みや地下水の蒸
発は無視できる。 断熱圧縮・膨脹が起こるほど急激な水位変化は生じ
ない。 Δｕ＝γw ・ΔＬ＋ΔＰ ＝γw ・（Ｌs −Ｌe ）＋（Ｐe −Ｐs ） …………… (1)
Ｐ（＝Ｐe −Ｐs ）と地下水上昇量ΔＬ（Ｌs −Ｌe ）
に相当する水圧の和が地盤の過剰間隙水圧Δｕと釣り合
った時点で水位上昇か停止する。（(1) 式を参照、γw
は水の単位体積重量）。 中空管の水位上昇量と気圧変化量の関係はボイル・
シャルルの法則に従う（(2) 式を参照）。 中空管は気密性で外気とは完全に遮断されている。 中空管内の空気の地下水への溶け込みや地下水の蒸
発は無視できる。 断熱圧縮・膨脹が起こるほど急激な水位変化は生じ
ない。 Δｕ＝γw ・ΔＬ＋ΔＰ ＝γw ・（Ｌs −Ｌe ）＋（Ｐe −Ｐs ） …………… (1)
【００１６】地震直前および直後の密封空気（２）の気
圧Ｐs ，Ｐe は直接測定するが、水位はボイル・シャル
ルの式より求める。中空管の気体部分の体積Ｖは、パイ
プの直径をφ、気体部分の長さをＬとするとＶ＝Ｌ・π
・φ2 /4であるから、ボイル・シャルルの式は、次のよ
うになる。
圧Ｐs ，Ｐe は直接測定するが、水位はボイル・シャル
ルの式より求める。中空管の気体部分の体積Ｖは、パイ
プの直径をφ、気体部分の長さをＬとするとＶ＝Ｌ・π
・φ2 /4であるから、ボイル・シャルルの式は、次のよ
うになる。
【００１７】そこで図３に示す水位計設置時（図３
（ａ））、地震直前（図３（ｂ））、地震直後（図３
（ｃ））の水位、気体の圧力、気体の温度は(3) 式に示
す関係となる。
（ａ））、地震直前（図３（ｂ））、地震直後（図３
（ｃ））の水位、気体の圧力、気体の温度は(3) 式に示
す関係となる。
【００１８】設置時および地震前後の温度が変化しない
と仮定すると、地震直前、直後の水位Ｌs とＬe は、
(3) 式に示すように設置時のＰ0 ，Ｌ0 およびＰs ，Ｐ
e より求めることができる。
と仮定すると、地震直前、直後の水位Ｌs とＬe は、
(3) 式に示すように設置時のＰ0 ，Ｌ0 およびＰs ，Ｐ
e より求めることができる。
【００１９】(4) 式を(1) 式に代入すると(5) 式が得ら
れる。同式より地震時に地盤に生じる過剰間隙水圧は、
圧力計設置時の気体部の長さＬ0 と気圧Ｐ0 、および地
震前後の空気圧Ｐs ，Ｐe が分かれば求められることが
分かる。
れる。同式より地震時に地盤に生じる過剰間隙水圧は、
圧力計設置時の気体部の長さＬ0 と気圧Ｐ0 、および地
震前後の空気圧Ｐs ，Ｐe が分かれば求められることが
分かる。
【００２０】
【発明の効果】この発明は中空管の上端を閉塞すること
によって、大きな地震などに対しても管の立ち上げ高を
小さくすることができる。その結果、安価に測定シス
テムが構築できる、管が地表面に出ることは少ないの
で、地震時の安定性が高く、管の破損の可能性も小さく
なる、水位上昇量が少ないため、フィルターの目詰ま
りの可能性が小さい、測定器が中空管上端部に設置さ
れる圧力計だけであるので、保守が簡単であり、故障の
際の測定器の修理・交換が容易である、などの効果を期
待できる。
によって、大きな地震などに対しても管の立ち上げ高を
小さくすることができる。その結果、安価に測定シス
テムが構築できる、管が地表面に出ることは少ないの
で、地震時の安定性が高く、管の破損の可能性も小さく
なる、水位上昇量が少ないため、フィルターの目詰ま
りの可能性が小さい、測定器が中空管上端部に設置さ
れる圧力計だけであるので、保守が簡単であり、故障の
際の測定器の修理・交換が容易である、などの効果を期
待できる。
【図１】従来の上端開放型の液状化検知装置を説明する
もので、（ａ）は通常時を示す説明図、（ｂ）は地震時
を示す説明図である。
もので、（ａ）は通常時を示す説明図、（ｂ）は地震時
を示す説明図である。
【図２】本発明の上端閉塞型の液状化検知装置を説明す
るもので、（ａ）は通常時を示す説明図、（ｂ）は地震
時を示す説明図である。
るもので、（ａ）は通常時を示す説明図、（ｂ）は地震
時を示す説明図である。
【図３】本発明の液状化検知方法において、装置内の水
位と空気圧との関係を説明するためのもので、（ａ）は
装置設置時の条件を示す説明図、（ｂ）は地震直前の条
件を示す説明図、（ｃ）は地震直後の条件を示す説明図
である。
位と空気圧との関係を説明するためのもので、（ａ）は
装置設置時の条件を示す説明図、（ｂ）は地震直前の条
件を示す説明図、（ｃ）は地震直後の条件を示す説明図
である。
１，１′ 中空管 ２ 密封空気 ３ 水位計 ４ 圧力計 ５ ストレーナー部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小田 美明 千葉県市川市鬼高３−33−９ 基礎地盤コ ンサルタンツ株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 上端を閉塞し、下部側面に多数の開口と
該開口への土砂の流入を防止するためのフィルターとか
ら構成されたストレーナーを備えた中空管を、液状化の
おそれのある地盤中のゆるい砂層に該ストレーナーを位
置させて設置し、地震時に発生する地盤の過剰間隙水圧
によって生ずる地下水の流れをストレーナーを通して中
空管内に導き、該中空管内の水位上昇に伴う中空管内の
空気圧の上昇を測定することにより地盤の液状化の程度
を推定すること特徴とする地盤の液状化検知方法。 - 【請求項２】 上端が閉塞し、下部側面に多数の開口と
該開口への土砂の流入を防止するためのフィルターとか
ら構成されたストレーナーを備え、さらに内部に空気圧
を測定する圧力計を備えた中空管を、上記ストレーナー
を液状化のおそれのある地盤中のゆるい砂層に位置する
ように地盤内に設置してなり、地震時に発生する地盤の
過剰間隙水圧によって生ずる地下水の流れをストレーナ
ーを通して中空管内に導き、該中空管内の水位上昇に伴
う中空管内の空気圧の上昇を上記圧力計で測定すること
により地盤の液状化の程度を推定することを特徴とする
地盤の液状化検知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19768892A JPH0617413A (ja) | 1992-07-01 | 1992-07-01 | 地盤の液状化検知方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19768892A JPH0617413A (ja) | 1992-07-01 | 1992-07-01 | 地盤の液状化検知方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0617413A true JPH0617413A (ja) | 1994-01-25 |
Family
ID=16378701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19768892A Pending JPH0617413A (ja) | 1992-07-01 | 1992-07-01 | 地盤の液状化検知方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0617413A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104895038A (zh) * | 2015-06-11 | 2015-09-09 | 同济大学 | 斜坡段基坑泄水减压抗浮技术长期性能监测系统及方法 |
| KR20220076147A (ko) | 2020-11-30 | 2022-06-08 | 강오근 | 잔디 뗏장 장치 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56107147A (en) * | 1980-01-30 | 1981-08-25 | Taisei Kiso Sekkei Kk | Geological test method & device |
-
1992
- 1992-07-01 JP JP19768892A patent/JPH0617413A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56107147A (en) * | 1980-01-30 | 1981-08-25 | Taisei Kiso Sekkei Kk | Geological test method & device |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104895038A (zh) * | 2015-06-11 | 2015-09-09 | 同济大学 | 斜坡段基坑泄水减压抗浮技术长期性能监测系统及方法 |
| KR20220076147A (ko) | 2020-11-30 | 2022-06-08 | 강오근 | 잔디 뗏장 장치 |
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