JPH093926A

JPH093926A - 地中構造物および地中構造物の設計方法

Info

Publication number: JPH093926A
Application number: JP7149832A
Authority: JP
Inventors: Makoto Katagiri; 信片桐
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1995-06-16
Filing date: 1995-06-16
Publication date: 1997-01-07

Abstract

(57)【要約】【構成】マンホール本体１４の外面に非液状化層内に
位置するように張出部２０を形成する。張出部２０の長
さδおよび地上面から張出部２０までの深さｈの値は、
マンホール１０が液状化層２２から受ける浮力をＦ、マ
ンホール１０の重量をＦ₁、張出部２０上方の土砂２４
の重量をＦ₂、土砂２４とその周辺地盤との間の剪断抵
抗力をＦ₃としたとき、Ｆ₁＋Ｆ₂＋Ｆ₃≧Ｆを満足す
るように設定される。【効果】簡単かつ安価にしてマンホール１０の浮上を
防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は地中構造物および地中
構造物の設計方法に関し、特にたとえば地震等によって
液状化現象が発生する恐れのある地盤に埋設されるマン
ホール，ハンドホールまたは管等のような地中構造物お
よびそのような地中構造物の設計方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】地震等によって液状化現象が発生する恐
れのある地盤にマンホール等のような地中構造物を埋設
する際には、従来では、たとえば図９または図１０に示
すような特殊工法が採用されていた。すなわち、図９に
示す工法は、地中構造物１の周囲に小石２を埋めること
によって地中構造物１周辺の間隙水圧を消散させるよう
にしたものであり、一方、図１０に示す工法は、地中構
造物１の下方の安定地盤３に杭４を打ち込み、この杭４
の上端に地中構造物１を接続して地中構造物１の浮上を
抑止するようにしたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術は、い
ずれも特殊工法であり、小石２を埋めたり杭４を打った
りする必要があるため、施工性が悪く、しかもコスト高
であるという問題点があった。それゆえに、この発明の
主たる目的は、簡単かつ安価にして浮上を防止できる、
地中構造物および地中構造物の設計方法を提供すること
である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、非液状化
層と液状化層とに跨がって地中に埋設される地中構造物
であって、非液状化層内に位置するように地中構造物の
外面に水平方向に張り出す張出部を形成した、地中構造
物である。第２の発明は、第１の発明の地中構造物の設
計方法であって、地中構造物の重量と、張出部上方の土
砂の重量と、張出部上方の土砂とその周辺地盤との剪断
抵抗力との合計が液状化層において地中構造物が受ける
浮力より大きくなるように、張出部の張出長さおよび地
上面から張出部までの深さを設定する、地中構造物の設
計方法である。

【０００５】

【作用】第１の発明では、非液状化層内に位置するよう
に地中構造物の外面に水平方向に張り出す張出部を形成
して、張出部上方の土砂の重量とその土砂と周辺地盤と
の間の剪断抵抗力とを地中構造物の浮上を抑止する力と
して地中構造物に作用させる。

【０００６】第２の発明では、地中構造物の重量と、張
出部上方の土砂の重量と、当該土砂とその周辺地盤との
間の剪断抵抗力との合計が液状化層から地中構造物が受
ける浮力より大きくなるように張出部の張出長さおよび
地上面から張出部までの深さを設定して、地中構造物の
浮上を防止する。

【０００７】

【発明の効果】第１および第２の発明によれば、張出部
の張出長さおよび地上面から張出部までの深さを適切に
設定することによって、簡単かつ安価にして浮上を防止
できる。この発明の上述の目的，その他の目的，特徴お
よび利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な
説明から一層明らかとなろう。

【０００８】

【実施例】図１および図２に示すこの実施例の地中構造
物としてのマンホール１０は、下水管路１２を点検等す
るために地中に埋設されるものであり、略円筒状の本体
１４を含む。本体１４の上端には、開口１６（図２）が
形成され、本体１４の下部側面には、上流側管路１２ａ
および下流側管路１２ｂを接続する孔１８ａおよび１８
ｂが形成される。そして、本体１４の高さ方向略中央部
外面全周には、水平方向に延びる土砂受面２０ａを有す
る断面略三角形の張出部２０が形成される。

【０００９】張出部２０は、地震等によって液状化され
た地盤（液状化層）から受ける浮力Ｆによってマンホー
ル１０が浮上するのを防止するために設けられるもので
あり、張出部２０の上方の土砂（図１の斜線部分）２４
の重量Ｆ₂と土砂２４とその周辺地盤との間の剪断抵抗
力Ｆ₃とをマンホール１０に対して下向きに作用させる
ことのできるように、土砂受面２０ａが液状化されない
地盤（非液状化層）内に配置され得るように形成され
る。また、張出部２０の側面２０ｂと鉛直線とがなす角
度θは、土砂を埋め戻す際に張出部２０の下方にも十分
に土砂が回り込むように、θ≦４５°−φ／２（φ：土
砂の内部摩擦角（＝３０°））を満足するように設定さ
れる。

【００１０】以下には、図１に基づいてマンホール１０
の設計方法を説明する。ただし、ここでは、マンホール
１０に接続される管路１２ａおよび１２ｂによって得ら
れる浮上抑止力は考慮しないものとする。液状化層から
マンホール１０に与えられる浮力をＦ、マンホール１０
の重量をＦ₁、張出部２０の上方の土砂の重量をＦ₂、
そして、土砂２４と周辺地盤との間の剪断抵抗力をＦ₃
とすると、マンホール１０の浮上を防止するためには、
数１を満足することが要求される。

【００１１】

【数１】Ｆ₁＋Ｆ₂＋Ｆ₃≧Ｆここで、マンホール１０の外径をＤ、マンホール１０の
長さをＬ、地上面から液状化層までの深さ（想定深さ）
をＺ、液状化層内にあるマンホール１０の長さをｉ、地
盤の単位体積重量をρ_g、土砂受面２０ａの面積をＡ、
地上面から土砂受面２０ａまでの深さをｈ、張出部２０
の長さをδ、土質係数をＣｓ、鉛直・水平土圧比をＫ、
そして、土砂の内部摩擦角をφとすると、Ｆ，Ｆ₂およ
びＦ₃は、それぞれ数２，数３および数４で表すことが
できる。

【００１２】

【数２】Ｆ＝｛（π・Ｄ²）／４｝・ｉ・ρ_g ＝｛（π・Ｄ²）／４｝・（Ｌ−Ｚ）・ρ_g

【００１３】

【数３】Ｆ₂＝Ａ・ｈ・ρ_g＝δ・π・（Ｄ＋δ）・ｈ・ρ_g

【００１４】

【数４】Ｆ₃＝ρ_g・Ｃｓ・（ｈ²／２）・π・（Ｄ＋２δ）＝ρ_g・Ｋ・ tanφ・（ｈ²／２）・π・（Ｄ＋２δ）そして、数２，数３および数４から数５を得ることがで
きるので、マンホール１０の浮上を防止するためには、
数５を満足するようにδおよびｈを設定してマンホール
１０を設計すればよい。

【００１５】

【数５】Ｆ₁＋δ・π・（Ｄ＋δ）・ｈ・ρ_g＋ρ_g・
Ｋ・ tanφ・（ｈ²／２）・π・（Ｄ＋２δ）≧｛（π
・Ｄ²）／４｝・（Ｌ−Ｚ）・ρ_g たとえば、Ｆ₁＝３８．３kg、Ｄ＝３１．８cm、Ｌ＝３
００cm、Ｚ＝８０cm、ρ_g＝０．００１８kg／cm³、Ｋ
＝０．６、φ＝３０°である場合には、各々の数値を数
５に代入することによって数６が得られる。

【００１６】

【数６】38.3＋δ・π・（31.8＋δ）・ｈ×0.0018＋0.
0018×0.6 × tan30°×（ｈ²／２）・π・（31.8＋２
δ）−314.42≧０この数６は、図３に示すグラフで表すことができ、グラ
フ中の斜線で示す範囲が非浮上の条件を与えるδおよび
ｈの組み合わせとなる。したがって、マンホール１０の
浮上を防止するためには、この範囲内でδおよびｈを設
定すればよい。なお、張出部２０の長さδが３cmより短
い場合には、非浮上の条件を与えるｈの値が存在しない
ので、マンホール１０は浮上してしまうことになる。

【００１７】この実施例によれば、張出部２０の長さδ
および地上面から張出部２０（土砂受面２０ａ）までの
深さｈを適切に設定することによって、簡単かつ安価に
してマンホール１０の浮上を防止できる。なお、上述の
実施例では、張出部２０を本体１４の外面全周に亘って
形成するようにしているが、張出部２０は、たとえば図
４に示すように、周方向に間欠的に形成されてもよい
し、また、たとえば図５に示すように、高さ方向におけ
る複数個所に形成されてもよい。さらに、本体１４と張
出部２０とは、工場において一体に形成するようにして
もよいし、個別に形成したものを現場において接合する
ようにしてもよい。

【００１８】図６に示す他の実施例の地中構造物として
の管３０は、管本体３２を含み、管本体３２の外面上部
には、水平方向に延びる土砂受面３４ａを有する断面略
三角形の張出部３４が管軸方向へ延びて形成される。以
下には、図６に基づいて管３０の設計方法を説明する。
単位長さ当りの管３０が液状化層から受ける浮力をＦ、
単位長さ当りの管３０の重量をＦ₁、単位長さ当りの張
出部３４（土砂受面３４ａ）上方の土砂３６の重量をＦ
₂および土砂３６とその周辺地盤との間の単位長さ当り
の剪断抵抗力をＦ₃とすると、先の実施例と同様に、数
７を満たしたときに管３０の浮上が防止される。

【００１９】

【数７】Ｆ₁＋Ｆ₂＋Ｆ₃≧Ｆここで、張出部３４の幅（張出長さ）をｗ、地盤の単位
体積重量をρ_g、地上面から張出部３４までの深さを
ｈ、土質係数をＣｓ、液状化層内における管３０の断面
積（中空部を含む）をＡとすると、数７から数８を得る
ことができるので、管３０の浮上を防止するためには、
数８を満足するようにｗおよびｈを設定して管３０を設
計すればよい。

【００２０】

【数８】Ｆ₁＋ｗ・ρ_g・ｈ＋ρ_g・Ｃｓ・ｈ²≧Ａ・ρ_g たとえばＦ₁＝０．５２１５kg／cm、ρ_g＝０．００１
８kg／cm³、Ｃｓ＝０．３５、Ａ＝３１１７．２cm²で
ある場合、各々の数値を数８に代入すると、数９が得ら
れ、この数９は、図７に示すグラフで表すことができ
る。

【００２１】

【数９】0.5215＋0.0018×ｗ・ｈ＋0.0018×0.35×ｈ²
−5.61≧０ここで、張出部３４は非液状化層内に配置する必要があ
るので、地上面から液状化層までの深さ（想定深さ）を
Ｚとすると、ｈ≦Ｚの関係が成立する。したがって、Ｚ
＝８０cmとすると、図７のグラフ中の斜線で示す範囲が
非浮上の条件を与えるｗおよびｈの組み合わせとなり、
管３０の浮上を防止するためには、この範囲内でｗおよ
びｈを設定すればよい。

【００２２】この実施例においても、張出部３４の幅ｗ
および地上面から張出部３４（土砂受面３４ａ）までの
深さｈを適切に設定することによって、簡単かつ安価に
して管３０の浮上を防止できる。なお、この実施例で
は、本体３２全体が液状化層内に配置されることを前提
として張出部３４を本体３２の上方に形成するようにし
ているが、本体３２が液状化層と非液状化層とに跨がっ
て配置される場合には、図８に示すように、本体３２の
上部外面から水平方向へ突出する張出部３８を形成する
ようにしてもよい。この場合には、管３０（本体３２お
よび張出部３８を含む）の幅ｗ′を数８におけるｗと置
き換えて非浮上の条件を満足するｗ′およびｈの値を設
定することができる。

【００２３】そして、上述のそれぞれの実施例では、地
中構造物としてマンホールまたは管を用いた場合を示し
たが、この発明は、ハンドホールや汚水桝等のような他
のあらゆる地中構造物に適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す図解図である。

【図２】図１実施例を示す斜視図である。

【図３】図１実施例において非浮上の条件を満足する張
出部の長さおよび地上面から張出部までの深さの組み合
わせを示すグラフである。

【図４】図１実施例において張出部を間欠的に形成した
状態を示す斜視図である。

【図５】図１実施例において張出部を二段に形成した状
態を示す斜視図である。

【図６】この発明の他の実施例を示す図解図である。

【図７】図６実施例において非浮上の条件を満足する張
出部の幅および地上面から張出部までの深さの組み合わ
せを示すグラフである。

【図８】図７実施例における張出部の変形例を示す図解
図である。

【図９】従来技術を示す図解図である。

【図１０】他の従来技術を示す図解図である。

【符号の説明】

１０ …マンホール１２ …下水管路１４ …マンホール本体２０，３４，３８ …張出部３０ …管３２ …管本体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非液状化層と液状化層とに跨がって地中に
埋設される地中構造物であって、前記非液状化層内に位置するように前記地中構造物の外
面に水平方向に張り出す張出部を形成した、地中構造
物。
【請求項２】請求項１記載の地中構造物の設計方法であ
って、前記地中構造物の重量と、前記張出部上方の土砂の重量
と、前記張出部上方の土砂とその周辺地盤との剪断抵抗
力との合計が前記液状化層において前記地中構造物が受
ける浮力より大きくなるように、前記張出部の張出長さ
および地上面から前記張出部までの深さを設定する、地
中構造物の設計方法。