(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
頭部に凹凸部が形成され、凸部を構造物の躯体に呑み込ませた地盤改良体で前記構造物を支持し、水平力を前記躯体から前記地盤改良体へ伝達する、地盤改良体の水平耐力算定方法であって、
前記水平力により、前記凸部が破壊されるときに生じるせん断破壊面の水平面に対する傾斜角度をせん断面傾斜角度をαとし、前記せん断面傾斜角度αに沿って構造物が変位するときに、前記構造物が重力に逆らって変位するときに消費される仕事量を、前記地盤改良体の水平耐力に加算する水平耐力算定方法。
【請求項２】
前記水平耐力の算定方法は、
前記せん断面傾斜角度αと前記地盤改良体の水平耐力Ｆ（α）の関係を示す水平耐力特性を、下式で算出する水平耐力特性算出ステップと、
前記水平耐力特性から、前記水平耐力Ｆ（α）を最も小さくする前記せん断面傾斜角度αｐを求め、前記せん断面傾斜角度αｐにおける水平耐力Ｆ（αｐ）を、地盤改良体の水平耐力とする最小耐力算出ステップと、
を有する請求項１に記載の水平耐力算定方法。
【数１】
0005542633.tif 000014
ここに
Ｐｆ：地盤改良体と躯体境界面の摩擦抵抗面における鉛直力（ｋＮ）
Ｐｓ：地盤改良体のせん断抵抗面における鉛直力（ｋＮ）
α：地盤改良体のせん断面傾斜角度（度）
φ：地盤改良体の摩擦角（度）
μ：地盤改良体と躯体境界面の摩擦係数（−）
Ｓ：地盤改良体のせん断面の１個当たりの面積（ｍ２）
【数２】
0005542633.tif 000015
Ｄｅ：地盤改良体の奥行き方向の有効幅（ｍ）
Ｌａ：地盤改良体の凸部の水平長さ（ｍ）
Ｈ  ：地盤改良体の凸部の高さ（ｍ）
Ｆｃ：地盤改良体のコンクリートのせん断強度（ｋＮ／ｍ２）
Ｎ：地盤改良体の凸部の総数（個）
【請求項３】
前記水平耐力特性算出ステップと、
予め設定した、せん断面傾斜角度αｑにおける前記水平耐力Ｆ（αｑ）が最小値となるよう、前記凹凸部の凸部の高さＨを調整し、調整後の前記高さＨに対応させた前記水平耐力特性を前記（１）式で算出する凹凸部調整ステップと、
最小値とされた前記水平耐力Ｆ（αｑ）を、前記地盤改良体の水平耐力とする最小耐力算出ステップと、
を有する請求項２に記載の水平耐力算定方法。
【請求項４】
前記せん断面傾斜角度αｑを０度（水平面）とする請求項３に記載の水平耐力算定方法。
【請求項５】
前記せん断面傾斜角度αｑを１０〜４５度の範囲内のいずれかの角度とする請求項３に記載の水平耐力算定方法。
【請求項６】
頭部に凹凸部を形成し、凸部を躯体に呑み込ませ水平力を前記躯体へ伝達する地盤改良体であって、
前記水平力により、凹部と隣り合う前記凸部が破壊されるときに生じるせん断破壊面の水平面に対する傾斜角度をせん断面傾斜角度αとし、下記（２）式で算出される前記せん断面傾斜角度αと前記地盤改良体の水平耐力Ｆ（α）の関係を示す水平耐力特性を用いて、予め設定した、せん断面傾斜角度αｑにおける前記水平耐力Ｆ（αｑ）が最小値となるよう、前記凹凸部における前記凸部の高さＨ、前記凸部の水平長さＬａ、及び前記凸部の総数Ｎが調整されている地盤改良体。
【数３】
0005542633.tif 000016
ここに、
Ｐｆ：地盤改良体と躯体境界面の摩擦抵抗面における鉛直力（ｋＮ）
Ｐｓ：地盤改良体のせん断抵抗面における鉛直力（ｋＮ）
α：地盤改良体のせん断面傾斜角度（度）
φ：地盤改良体の摩擦角（度）
μ：地盤改良体と躯体境界面の摩擦係数（−）
Ｓ：地盤改良体のせん断面の１個当たりの面積（ｍ２）
【数４】
0005542633.tif 000017
Ｄｅ：地盤改良体の奥行き方向の有効幅（ｍ）
Ｌａ：地盤改良体の凸部の水平長さ（ｍ）
Ｈ  ：地盤改良体の凸部の高さ（ｍ）
Ｆｃ：地盤改良体のコンクリートのせん断強度（ｋＮ／ｍ２）
Ｎ：地盤改良体の凸部の総数（個）
【請求項７】
前記せん断面傾斜角度αｑを０度（水平面）とする請求項６に記載の地盤改良体。
【請求項８】
前記せん断面傾斜角度αｑを１０〜４５度の範囲内のいずれかの角度とする請求項６に記載の地盤改良体。
【請求項９】
前記地盤改良体は、地盤を改良した柱状の改良柱を互いにラップさせた壁体として構成され、前記凹凸部の凹部は、前記地盤改良体の頭部を前記壁体の幅方向に横断する溝状に形成され、前記凹部が前記頭部を横断する方向は、平面視において、前記壁体の長さ方向に対し角度を持って交差している請求項６〜８のいずれか１項に記載の地盤改良体。
【請求項１０】
前記改良柱がラップされたラップ部には、前記壁体の長さ方向に対して直交し、矩形状に形成された前記凹部が配置されている請求項６〜８のいずれか１項に記載の地盤改良体。
【請求項１１】
前記改良柱の中心部には、円柱状に形成された前記凹部が、前記壁体の頭部から所定の深さで設けられている請求項６〜８のいずれか１項に記載の地盤改良体。
【請求項１２】
隣接する前記凹部の深さを異ならせた請求項６〜１１のいずれか１項に記載の地盤改良体。
【請求項１３】
前記地盤改良体の頭部には、前記壁体の長さ方向に、前記凹凸部が複数形成されている請求項６〜１２のいずれか１項に記載の地盤改良体。
【請求項１４】
前記地盤改良体の頭部には、靭性を補強する繊維が混入されている請求項６〜１３のいずれか１項に記載の地盤改良体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良体及び地盤改良体の水平耐力算定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤等では、地盤改良された地盤改良体の上に構造物が構築される。地盤改良体は、構造物の基礎と地盤改良体の間の摩擦抵抗で基礎の滑動を抑制し、杭に作用する水平力を軽減している。しかし、地震力や偏土圧によって地盤改良体に大きな水平力が作用するときには、構造物の基礎と地盤改良体の間の摩擦抵抗力が不足して、基礎と地盤改良体の間が滑動する。
【０００３】
この滑動を防止するために、杭径を大きくする選択もあるが施工コストが増大する。このため、基礎と地盤改良体の間に、せん断力を伝達させる凹凸部やシアキー（伝達部材）等の滑り止め機構を設けて対応している（特許文献１）。
【０００４】
特許文献１の滑り止め機構１０８は、図１０に示すように、土間スラブ１１０と地盤１１２の間に地盤改良体１１４を構築し、土間スラブ１１０と地盤改良体１１４の間を凹凸部１１６で接合した構成である。地盤改良体１１４の深さは基礎フーチング１１８の底面までとされ、地盤改良体１１４の底面は地盤１１２と平面で接している。また、土間スラブ１１０と地盤改良体１１４の周囲は、基礎フーチング１１８と水平方向に接している。
【０００５】
これにより、土間スラブ１１０と地盤改良体１１４の一体化が図られ、地震時の水平力を受けたとき、地盤改良体１１４の底面と地盤１１２の間で滑動する。
即ち、特許文献１は、滑動位置を、土間スラブ１１０と地盤改良体１１４の間から、地盤改良体１１４と地盤１１２の間に変更したに過ぎず、地盤改良体１１４の特質を生かした構成とはいえない。
【０００６】
また、滑り止め機構１０８を設けた地盤改良体１１４の水平耐力についても、具体的な算定方法は記載されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−３２１４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記事実に鑑み、地盤改良体の特質を生かした滑り止め機構、及び滑り止め機構を設けた地盤改良体の水平耐力の算定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明に係る水平耐力算定方法は、頭部に凹凸部が形成され、凸部を構造物の躯体に呑み込ませた地盤改良体で前記構造物を支持し、水平力を前記躯体から前記地盤改良体へ伝達する、地盤改良体の水平耐力算定方法であって、前記水平力により、前記凸部が破壊されるときに生じるせん断破壊面の水平面に対する傾斜角度をせん断面傾斜角度をαとし、前記せん断面傾斜角度αに沿って構造物が変位するときに、前記構造物が重力に逆らって変位するときに消費される仕事量を、前記地盤改良体の水平耐力に加算することを特徴としている。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、せん断面傾斜角度αに沿って構造物が重力に逆らって変位するときに消費される仕事量と、地盤改良体の水平耐力と、を加算して地盤改良体の水平耐力が算定される。即ち、せん断面傾斜角度αを適切に選択することで、地震時の水平力を、構造物が重力に逆らって変位するときに消費される仕事量の形で減衰させることができる。
これにより、地盤改良体の負担を軽減させることができ、地盤改良体の特質を生かした滑り止め機構の算定方法を提供することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明に係る水平耐力算定方法は、請求項１に記載の水平耐力算定方法において、前記水平耐力の算定方法は、前記せん断面傾斜角度αと前記地盤改良体の水平耐力Ｆ（α）の関係を示す水平耐力特性を、下式で算出する水平耐力特性算出ステップと、前記水平耐力特性から、前記水平耐力Ｆ（α）を最も小さくする前記せん断面傾斜角度αｐを求め、前記せん断面傾斜角度αｐにおける水平耐力Ｆ（αｐ）を、地盤改良体の水平耐力とする最小耐力算出ステップと、を有することを特徴としている。
【数１】
0005542633.tif 000002
ここに
【００１２】
Ｐｆ：地盤改良体と躯体境界面の摩擦抵抗面における鉛直力（ｋＮ）
Ｐｓ：地盤改良体のせん断抵抗面における鉛直力（ｋＮ）
α：地盤改良体のせん断面傾斜角度（度）
φ：地盤改良体の摩擦角（度）
μ：地盤改良体と躯体境界面の摩擦係数（  −  ）
Ｓ：地盤改良体のせん断面の１個当たりの面積（  ｍ２  ）
【数２】
0005542633.tif 000003
Ｄｅ：地盤改良体の奥行き方向の有効幅（  ｍ  ）
Ｌａ：地盤改良体の凸部の水平長さ（  ｍ  ）
Ｈ  ：地盤改良体の凸部の高さ（  ｍ  ）
Ｆｃ：躯体のコンクリートのせん断強度（ｋＮ／ｍ２）
Ｎ：地盤改良体の凸部の総数（  個  ）
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、水平耐力特性算出ステップと最小耐力算出ステップを経て、地盤改良体の水平耐力Ｆ（αｐ）が算出される。
即ち、構造物重量、地盤改良体の強度、及び地盤改良体頭部の凹凸部形状等に基づいて、地盤改良体の水平耐力を算出できる。このとき、（１）式で複数の凹凸部の存在が前提とされているため、小規模な凹凸部を密に設置することも可能となり、施工性を向上させ、かつ、必要な水平耐力Ｆ（αｐ）を確保できる。
【００１４】
また、凹凸部における凸部の水平長さＬａ、凹部の水平長さＬｂ、凸部の高さＨの比が一定であれば、（１）式で得られる地盤改良体の水平耐力は同じ値となる。このことから、施工性に応じて凹凸部の形状を変えることができる。
また、凹凸部の寸法を、凹凸部と躯体側コンクリートのせん断強度比（２〜５倍程度）に対応させた寸法（２〜５倍程度）とすることにより、躯体側コンクリートを無筋にすることも可能となり、施工コストの削減と省力化が図れる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の水平耐力算定方法において、前記水平耐力特性算出ステップと、予め設定した、せん断面傾斜角度αｑにおける前記水平耐力Ｆ（αｑ）が最小値となるよう、前記凹凸部の凸部の高さＨを調整し、調整後の前記高さＨに対応させた前記水平耐力特性を前記（１）式で算出する凹凸部調整ステップと、最小値とされた前記水平耐力Ｆ（αｑ）を、前記地盤改良体の水平耐力とする最小耐力算出ステップと、を有することを特徴としている。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、（１）式で算出された水平耐力特性を用いて、せん断面傾斜角度αｑにおける水平耐力Ｆ（αｑ）が最小値となるよう、凸部の高さＨが調整されている。凸部の高さＨを適切に調整することで、予め設定した、せん断面傾斜角度αｑにおける水平耐力Ｆ（αｑ）の値を最小値にすることができる。
即ち、せん断破壊面の位置（せん断面傾斜角度αｑ）を、設計段階で予め設定しておくことができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の水平耐力算定方法において、前記せん断面傾斜角度αｑを０度（水平面）とすることを特徴としている。
請求項３に記載の発明によれば、水平面に、せん断破断面を生じさせることができる。
これにより、地盤改良体のせん断強度を最大限活用でき、水平耐力Ｆ（αｑ）を最も高くすることができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の水平耐力算定方法において、前記せん断面傾斜角度αｑを１０〜４５度の範囲内のいずれかとすることを特徴としている。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、せん断面傾斜角度αｑを１０〜４５度の範囲内のいずれかの角度で選択できる。
これにより、凸部が極限滑り抵抗力を超える水平力を受けて部分的に損傷しても、凸部の残された部分により、ある程度の残留滑り抵抗力が確保され、滑り止め機構の抵抗力の急激な低下を防止できる。
【００２０】
請求項６に記載の発明に係る地盤改良体は、頭部に凹凸部を形成し、凸部を躯体に呑み込ませて水平力を前記躯体へ伝達する地盤改良体であって、前記水平力により、凹部と隣り合う前記凸部が破壊されるときに生じるせん断破壊面の水平面に対する傾斜角度をせん断面傾斜角度αとし、下式で算出される前記せん断面傾斜角度αと前記地盤改良体の水平耐力Ｆ（α）の関係を示す水平耐力特性において、予め設定した、せん断面傾斜角度αｑにおける前記水平耐力Ｆ（αｑ）が最小値となるよう、前記凹凸部における前記凸部の高さＨ、前記凸部の水平長さＬａ、及び前記凸部の総数Ｎが調整されていることを特徴としている。
【数３】
0005542633.tif 000004
ここに
【００２１】
Ｐｆ：地盤改良体と躯体境界面の摩擦抵抗面における鉛直力（ｋＮ）
Ｐｓ：地盤改良体のせん断抵抗面における鉛直力（ｋＮ）
α：地盤改良体のせん断面傾斜角度（度）
φ：地盤改良体の摩擦角（度）
μ：地盤改良体と躯体境界面の摩擦係数（−）
Ｓ：地盤改良体のせん断面の１個当たりの面積（ｍ２）
【数４】
0005542633.tif 000005
Ｄｅ：地盤改良体の奥行き方向の有効幅（ｍ）  
Ｌａ：地盤改良体の凸部の水平長さ（ｍ）
Ｈ  ：地盤改良体の凸部の高さ（ｍ）
Ｆｃ：躯体のコンクリートのせん断強度（ｋＮ／ｍ２）
Ｎ：地盤改良体の凸部の総数（個）
【００２２】
請求項６に記載の発明によれば、地盤改良体の頭部には滑り止め機構としての凹凸部が形成され、凸部が躯体に呑み込まれている。これにより、水平力を躯体から地盤改良体へ伝達できる。
地盤改良体の水平耐力Ｆ（α）は、水平力により、凹部と隣り合う凸部が破壊されるときに生じるせん断破壊面の水平面に対する傾斜角度をせん断面傾斜角度αとしたとき、（２）式で算出することができる。
【００２３】
せん断面傾斜角度αと地盤改良体の水平耐力Ｆ（α）の関係を示す特性を水平耐力特性としたとき、予め設定した、せん断面傾斜角度αｑにおける水平耐力Ｆ（αｑ）が最小値となるよう、凹凸部における凸部の高さＨ、凸部の水平長さＬａ、及び凸部の総数Ｎが調整されている。
【００２４】
これにより、予め設定した、せん断面傾斜角度αｑにおける水平耐力Ｆ（αｑ）が最小値となる地盤改良体を提供できる。即ち、せん断破壊面の位置（せん断面傾斜角度αｑ）を、設計段階で予め設定しておくことができる。
【００２５】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の地盤改良体において、前記せん断面傾斜角度αｑを０度（水平面）とすることを特徴としている。
即ち、水平面に、せん断破断面を生じさせることができる。これにより、地盤改良体のせん断強度を最大限活用でき、水平耐力Ｆ（αｑ）を最も高くすることができる。
【００２６】
請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の地盤改良体において、前記せん断面傾斜角度αｑを１０〜４５度の範囲内のいずれかの角度とすることを特徴としている。
即ち、せん断面傾斜角度αｑを、１０〜４５度の範囲内のいずれかの角度で選択できる。これにより、これにより、凸部が極限滑り抵抗力を超える水平力を受けて部分的に損傷しても、凸部の残された部分により、ある程度の残留滑り抵抗力が確保され、滑り止め機構の抵抗力の急激な低下を防止できる。
【００２７】
請求項９に記載の発明は、請求項６〜８のいずれか１項に記載の地盤改良体において、前記地盤改良体は、地盤を改良した柱状の改良柱を互いにラップさせた壁体として構成され、前記凹凸部の凹部は頭部を前記壁体の幅方向に横断する溝状に形成され、前記凹部が横断する方向は、平面視において、前記頭部の長さ方向に対し角度を持って交差していることを特徴としている。
【００２８】
請求項９に記載の発明によれば、改良柱を互いにラップさせた壁体として、地盤改良体が構成されている。また、凹凸部における凹部は、頭部を壁体の幅方向に横断する溝状に形成され、凹部が横断する方向は、平面視において、頭部の長さ方向に対し角度を持って交差している。
これにより、地盤改良体の面外方向にも、滑り抵抗力を発揮できる。
【００２９】
請求項１０に記載の発明は、請求項６〜８のいずれか１項に記載の地盤改良体において、前記改良柱がラップされたラップ部には、前記壁体の長さ方向に対して直交し、矩形状に形成された前記凹部が配置されていることを特徴としている。
【００３０】
請求項１０に記載の発明によれば、矩形状の凹部が改良柱のラップ部に形成されている。これにより、地盤改良体の頭部に形成する凹凸部の掘削、除去作業を省力化できる。また、水平耐力は、構築する矩形状の凹部の深さと幅から決定することができ、必要最小限の掘削量で滑り止め機構を構築できる。
【００３１】
請求項１１に記載の発明は、請求項６〜８のいずれか１項に記載の地盤改良体において、前記改良柱の中心部には、円柱状に形成された前記凹部が、前記壁体の頭部から所定の深さで設けられていることを特徴としている。
【００３２】
請求項１１に記載の発明によれば、改良柱の中心部に凹部が形成され、凹部は、壁体の頭部から所定の深さで円柱状に形成されている。
即ち、コアカッターを用いることで、容易に円柱状の凹部を施工でき、施工性が向上する。
【００３３】
請求項１２に記載の発明は、請求項６〜１１のいずれか１項に記載の地盤改良体において、隣接する前記凹部の深さを異ならせたことを特徴としている。
請求項１１に記載の発明によれば、隣接する凹部の深さが互いに異なっている。これにより、せん断破壊面が、水平方向に連続して発生するのを防止でき、地盤改良体の水平耐力を増大させることができる。
【００３４】
請求項１３に記載の発明は、請求項６〜１２のいずれか１項に記載の地盤改良体において、前記地盤改良体の頭部には、前記壁体の長さ方向に、前記凹凸部が複数形成されていることを特徴としている。
【００３５】
請求項１３に記載の発明によれば、地震時の水平力から決定される凹凸部の形状比（凸部の高さＨと水平長さＬａの比等）を満足させるように、地盤改良体の頭部には、壁体の長さ方向に、凹凸部が複数形成されている。
これにより、躯体と地盤改良体が接触する表面積を大きくすることができる。また、地盤改良体の頭部の掘削量を削減できるので、躯体コンクリート量を減らすことができる。
【００３６】
請求項１４に記載の発明は、請求項６〜１３のいずれか１項に記載の地盤改良体において、前記地盤改良体の頭部には、靭性を補強する繊維が混入されていることを特徴としている。
【００３７】
請求項１４に記載の発明は、地盤改良体の頭部には、靭性を補強する繊維が混入されている。これにより、局所的な応力が集中する頭部の靭性を補強することができる。また、耐震性も向上できる。また、繊維を補強していない地盤改良体の下部には、荷重分散効果で均等な水平力が伝わるようにできる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明は、上記構成としてあるので、地盤改良体の特質を生かした滑り止め機構、及び滑り止め機構を設けた地盤改良体の水平耐力の算定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る地盤改良体の算定方法を説明するための滑り止め機能の基本構造を示す断面図、及び地盤改良体の水平耐力特性図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る地盤改良体の基本構成を示す断面図、及び地盤改良体の水平耐力特性図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る地盤改良体の水平耐力特性図、及び地盤改良体の抵抗力を示す模式図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る地盤改良体のせん断破壊面の位置を示す断面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係る地盤改良体の基本構成を示す断面図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態に係る地盤改良体の基本構成を示す断面図である。
【図７】本発明の第６の実施の形態に係る地盤改良体の基本構成を示す断面図である。
【図８】本発明の第７の実施の形態に係る地盤改良体の基本構成を示す断面図である。
【図９】本発明の第８の実施の形態に係る地盤改良体に混入される繊維の混入状況を示す断面図である。
【図１０】従来例の地盤改良体の基本構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る地盤改良体の算定方法は、図１の断面図に示す滑り止め機構１０の、水平耐力Ｆの算定方法である。滑り止め機構１０は、頭部に凹凸部２４が形成された地盤改良体１２と、凹部２２に入り込む、図示しない構造物の躯体１６との接合部であり、地震時の水平力Ｒを、凹凸部２４を介して地盤改良体１２へ伝達する。
【００４１】
ここに、地盤改良体１２は、図示しないオーガで原地盤を掘削しながら、掘削土とセメントミルクを混合、撹拌して柱体を形成し、柱体の外周部同士をラップさせて壁状とした構成である。地盤改良体１２の単位面積当たりの水平耐力は、地盤改良体１２には掘削土が含まれているため、躯体１６に使用されるコンクリートの単位面積当たりの水平耐力より小さい。
【００４２】
地盤改良体１２の頭部には、深さＨ１の凸部１４（幅Ｌａ）が、凹部２２（幅Ｌｂ）を挟んで連続して複数形成された凹凸部２４が設けられている。凹凸部２４の上には躯体１６が形成され、凸部１４は躯体１６のコンクリートに呑み込まれている。
この構成において、地震時の水平力Ｒにより凸部１４が破壊されるとき、水平面２０と角度αをなす、せん断破壊面１８の位置で地盤改良体１２が破壊される。このときの水平耐力は、地盤改良体１２のせん断破壊面１８の位置における水平耐力と、構造物が重力に逆らってせん断面傾斜角度αに沿って変位するときに消費される仕事量と、を加算することで算定される。
【００４３】
即ち、地盤改良体１２を、せん断面傾斜角度αの位置で破壊させることで、地震時の水平力を、構造物が重力に逆らって変位するときに消費される仕事量の形で減衰させることができる。
この結果、地盤改良体１２の負担が軽減され、地盤改良体１２の特質を生かした滑り止め機構の算定方法を提供することができる。
【００４４】
ここに、構造物が重力に逆らって変位するときに消費される仕事量は、構造物の質量とせん断面傾斜角度αにより決定することができる。また、滑り止め機構１０の水平耐力Ｆは、次の手順で算定することができる。
先ず、水平耐力特性算出ステップを実行する。せん断面傾斜角度αにおける地盤改良体の水平耐力をＦ（α）としたとき、せん断面傾斜角度αと水平耐力Ｆ（α）の関係を示す水平耐力特性Ｐは、下式で算出される。
【数５】
0005542633.tif 000006
ここに
【００４５】
Ｐｆ：地盤改良体と躯体境界面の摩擦抵抗面における鉛直力（ｋＮ）
Ｐｓ：地盤改良体のせん断抵抗面における鉛直力（ｋＮ）
α：地盤改良体のせん断面傾斜角度（度）
φ：地盤改良体の摩擦角（度）
μ：地盤改良体と躯体境界面の摩擦係数（−）
Ｓ：地盤改良体のせん断面の１個当たりの面積（ｍ２）
【数６】
0005542633.tif 000007
Ｄｅ：地盤改良体の奥行き方向の有効幅（ｍ）
Ｌａ：地盤改良体の凸部の水平長さ（ｍ）
Ｈ  ：地盤改良体の凸部の高さ（ｍ）
Ｆｃ：躯体のコンクリートのせん断強度（ｋＮ／ｍ２）
Ｎ：地盤改良体の凸部の総数（個）
【００４６】
図１（Ｂ）に、地盤改良体１２の物性値を用いて、上式により水平耐力特性Ｆ（α）の値を算出した結果を示す。横軸はせん断面傾斜角度α（度）で、縦軸は水平耐力Ｆ（α）（ｋＮ）である。
【００４７】
算出された水平耐力特性Ｐ１は実線で示されている。せん断面傾斜角度αが水平付近（０度〜１０度程度）と鉛直付近（６５度〜７５度程度）で高い値を示し、その中間の範囲で低い値を示している。算出された水平耐力特性Ｐ１から、中間の範囲で破壊され易いことが分かる。
【００４８】
次に、最小耐力算出ステップを実行する。手順は、図１（Ｂ）に示す水平耐力特性Ｐ１において、水平耐力Ｆ（α）が最も小さい位置を求める。その後、抽出された水平耐力Ｆ（α）が最も小さい位置におけるせん断面傾斜角度αｐを求める。同時に、せん断面傾斜角度αｐにおける水平耐力Ｆ（αｐ）の値を求め、地盤改良体１２の水平耐力Ｆ（α）とする。
【００４９】
具体的には、水平耐力特性Ｐ１の水平耐力Ｆ（α）の最小値は、丸印Ｍ１で囲んだ位置である。丸印Ｍ１で囲んだ位置におけるせん断面傾斜角度αｐは、横軸の目盛から２８度であり、丸印Ｍ１における水平耐力Ｆ（α）は、縦軸の目盛から１２００００（ｋＮ）である。
【００５０】
上述の手順を経て、水平耐力Ｆが１２００００（ｋＮ）と算出される。ここに、上式は下記手順で求めることができる。
【００５１】
地盤改良体１２の頭部に作用する鉛直力Ｐ（ｋＮ）は、摩擦による破壊領域Ａｓ（ｍ２）における分担鉛直応力Ｐｓと、せん断による破壊領域Ａｆ（ｍ２）における分担鉛直応力Ｐｆの和となり、次の手順で求めることができる。
Ｐ＝Ｐｓ＋Ｐｆ
【数７】
0005542633.tif 000008
【数８】
0005542633.tif 000009
【数９】
0005542633.tif 000010
ここに、
【００５２】
Ｐ  ：地盤改良体（面内壁）頭部の鉛直力（ｋＮ）
Ｐｆ：地盤改良体と躯体境界面の摩擦抵抗面における鉛直力（ｋＮ）
Ｐｓ：地盤改良体のせん断抵抗面における鉛直力（ｋＮ）
Ｌａ：地盤改良体凸部の水平長さ（ｍ）
Ｌｂ：地盤改良体凹部の水平長さ（ｍ）
Ｌｃ：地盤改良体のせん断破壊領域の水平長さ（ｍ）
Ｈ１：地盤改良体凸部の高さ（ｍ）
【００５３】
また、地盤改良体１２の頭部の水平耐力Ｆは、躯体１６と地盤改良体１２の境界面における摩擦抵抗力Ｆｆと、地盤改良体１２の凸部１４のせん断破壊抵抗力Ｆｓの和で表わされる。
Ｆ＝Ｆｆ＋Ｆｓ
摩擦抵抗力Ｆｆ、及びせん断破壊抵抗力Ｆｓは、次式で表すことができる。
【数１０】
0005542633.tif 000011
【数１１】
0005542633.tif 000012
ここで、地盤改良体１２のせん断強度τｆは、次式で表わされる。
【数１２】
0005542633.tif 000013
【００５４】
以上から、地盤改良体１２（面内壁）の水平耐力Ｆ（α）は上述した（３）式となる。
更に、（３）式を用いて、水平耐力Ｆ（α）が最も小さくなるときの地盤改良体１２の、せん断面方向角αを求めることで、水平耐力Ｆ（α）を決定することができる。
【００５５】
以上説明したように、本実施の形態によれば、水平耐力特性算出ステップと最小耐力算出ステップを経て、地盤改良体１２の水平耐力Ｆ（α）を算出できる。即ち、建物重量、地盤改良体１２の強度、及び地盤改良体１２の頭部の凹凸部２４の形状等に基づいて、地盤改良体１２の水平耐力Ｆ（α）が決定される。このとき、後述するように、（３）式では複数の凹凸部２４の存在が前提とされている。即ち、小規模な凹凸部２４を密に設置することにより、凹凸部２４の施工性を向上させ、かつ、必要な水平耐力Ｆを確保できる。
【００５６】
また、凹凸部２４における凸部１４の水平長さＬａ、凹部２２の水平長さＬｂ、及び凸部１４の高さＨの比が一定であれば、（３）式で得られる地盤改良体１２の水平耐力Ｆ（α）は同じ値となる。このことから、施工性に応じて、凹凸部２４の形状を選択することができる。
【００５７】
また、凹凸部２４の寸法を、凹凸部２４と躯体１６側コンクリートのせん断強度比（２〜５倍程度）に対応させた寸法、即ち、凸部１４の水平長さＬａを、躯体１６側コンクリート（凹部２２の水平長さＬｂ）の２〜５倍程度とすることにより、躯体１６側コンクリートを無筋にすることも可能となり、施工コストの削減と省力化を図ることができる。
【００５８】
（第２の実施の形態）
図２の断面図に示すように、第２の実施の形態に係る地盤改良体２８は、頭部に凹凸部５２が設けられ、躯体３６との間で滑り止め機構３４を構成している。
【００５９】
地盤改良体２８は、第１の実施の形態で説明した地盤改良体１２と、凹凸部５２の形状のみが相違する。即ち、地盤改良体２８の頭部には、深さＨ２の凸部（幅Ｌｄ）が、凹部（幅Ｌｆ）を挟んで連続して複数形成されている。凹凸部５２の上には躯体３６が形成され、凸部４８は躯体３６のコンクリートに呑み込まれている。凹凸部５２を介して、地震時の水平力Ｒが躯体３６へ伝達される。
【００６０】
凹凸部５２は、地盤改良体２８の破壊強度以上の水平力Ｒが作用したとき、凸部４８が凹部５０と隣り合う面の下端部から破壊される。このときのせん断破壊面１８は、凸部１４の下端から、水平面２０と平行な位置（角度α＝０）に発生するよう形成されている。
【００６１】
具体的には、せん断面傾斜角度αと地盤改良体２８の水平耐力Ｆ（α）の関係を示す水平耐力特性Ｐ２は、上述した（３）式で算出され、算出結果は図２（Ｂ）の実線で示す特性Ｐ２となるように、凹凸部５２の寸法が決定されている。
【００６２】
この結果、水平耐力特性Ｐ２において、水平耐力Ｆ（α）が最も小さくなるときの、せん断面傾斜角度αは、矢印Ｍ２で示す、水平面２０と平行な位置（角度α＝０）になる。そして、このときの水平耐力Ｆ（α）は、縦軸の目盛から１８００００（ｋＮ）となる。
このように、せん断面傾斜角度αを水平面２０と平行な位置にすることより、地盤改良体２８のせん断強度を最大限活用でき、水平耐力Ｆ（α）を最も高くすることができる。
【００６３】
その他の地盤改良体２８と躯体３６との接合構造３４の構成については、第１の実施の形態で説明した接合構造１０と同じであり、説明は省略する。
【００６４】
次に、第２の実施の形態に係る地盤改良体の水平耐力算定方法について説明する。
先ず、水平耐力特性算出ステップを実行する。本ステップは、既述の第１の実施の形態と同一であり、説明は省略する。本ステップにより、図２（Ｂ）の実線で示す水平耐力特性Ｐ２を求める。
【００６５】
次に、凹凸部調整ステップを実行する。即ち水平耐力特性算出ステップで算出された水平耐力特性Ｐ２が、予め設定した、せん断面傾斜角度αが、水平面２０と並行になる位置（角度α＝０）において最小値となっていない場合には、最小値となるよう、凹凸部５２の凸部４８の高さＨ２を調整する。そして、調整後の凸部４８の高さＨ２に対応させた水平耐力特性Ｐ２を、再度（３）式で算出する。
このステップを、予め設定した、せん断面傾斜角度αが、水平面２０と並行になる位置（角度α＝０）において、平耐力特性Ｐ２が最小値となるまで繰り返す。
【００６６】
最後に、最小耐力算出ステップを実行する。即ち、せん断面傾斜角度αが、水平面２０と並行になる位置の水平耐力Ｆ（α）を、地盤改良体１２の水平耐力Ｆ（α）とする。
これにより、水平面２０と並行な面にせん断破断面１８を生じさせることができる。また、地盤改良体２８のせん断強度を最大限活用でき、水平耐力Ｆ（α）を最も高くすることができる。また、せん断破壊面１８の位置（せん断面傾斜角度αｑ）を、設計段階で予め設定しておくことができる。
【００６７】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態に係る図示しない地盤改良体は、図２に示す第２の実施の形態に係る地盤改良体２８と、凹凸部５２の形状のみが相違する。以下、相違点を中心に説明する。
【００６８】
図示しない凹凸部は、図３（Ａ）に示す水平耐力特性Ｐ３を有する形状とされている。即ち、水平耐力特性Ｐ３における最小値は矢印Ｍ３で示す、せん断面傾斜角度αが１０〜４５度の範囲内のいずれかの角度とされている。
【００６９】
これにより、凸部が極限滑り抵抗力を超える水平力を受けて、せん断面傾斜角度αの位置（１０〜４５度の範囲内）で破壊されても、いずれの角度においも部分的に損傷されることとなる。
この結果、図３（Ｂ）の模式図に示すように、水平変位と抵抗力の関係は次のようになる。ここに、横軸に水平変位を、縦軸に抵抗力をとっている。
【００７０】
実線Ａに、せん断面傾斜角度αの位置が水平面２０と並行な位置となる水平破壊の特性を示している。水平変位の初期に、一時的に大きな抵抗力ＲＡを発生するが、凸部が破壊された後は、急激に抵抗力が低下する。
【００７１】
一方、破線Ｂで示すように、ある程度の残留滑り抵抗力を残すように制御することで、水平変位の初期の最大抵抗力ＲＢは抵抗力ＲＡより低下するが、凸部が破壊された後にも、躯体と改良体の山状のメカニカルな噛み合いを残すことができる。この結果、凸部の残された部分により、ある程度の残留滑り抵抗力が確保され、滑り止め機構の抵抗力の急激な低下を防止できる。
【００７２】
次に、第１展開例に記載の地盤改良体の水平耐力算定方法について説明する。
先ず、水平耐力特性算出ステップを実行する。本ステップは、既述の第１の実施の形態と同一であり、説明は省略する。本ステップで水平耐力特性Ｐ３を算出する。
【００７３】
次に、凹凸部調整ステップを実行する。即ち、水平耐力特性算出ステップで算出された水平耐力特性Ｐ３が、予め設定した、せん断面傾斜角度αにおいて最小値でない場合には、水平耐力特性Ｐ３が、予め設定した、せん断面傾斜角度αにおいて最小値となるよう、凹凸部２４における凸部１４の高さＨ２を調整する。そして、調整後の凸部１４の高さＨに対応させた水平耐力特性Ｐ３を（３）式で算出する。
【００７４】
このステップを、予め設定した、せん断面傾斜角度αにおいて、平耐力特性Ｐ３が最小値となるまで繰り返す。
最後に、最小耐力算出ステップを実行する。即ち、最小値とされた水平耐力Ｆ（α）を、地盤改良体１２の水平耐力Ｆ（α）とする。
【００７５】
以上の手順により、地盤改良体の水平耐力Ｆ（α）を算定できる。
【００７６】
次に、複数の凹凸部を形成することの有利な点について説明する。
図４（Ａ）に示すように、従来用いられていた大きな凹部７０は、躯体７２側からコンクリートが入り込んだ突起７４が設けられ、抵抗力を確保している。この方法では、凹部７０を近接して設けると１個当たりの抵抗力が低下する問題があり、疎な間隔で大きな凹部７０を設ける必要がある。このような場合、極限抵抗力を超えると、地盤改良体７４の凹部７０の周囲に受働破壊が発生すると同時に、応力集中に伴う圧縮破壊９２が発生する。この結果、抵抗力が急激に低下する。
【００７７】
一方、図４（Ｂ）に示すように、本実施の形態では、凹部７６と凸部７８を繰り返し設けることで、水平力Ｒを複数の凹部７６と凸部７８に分散させることができるため、応力集中による圧縮破壊を防止することができ、山状の噛み合いを保持できる。この結果、残留応力を高めることができる。
【００７８】
これにより、大地震の終局時には、地盤改良体９０の頭部で、実線９４の位置でせん断破壊を生じさせてエネルギーを吸収させることができる。また、大地震後の余震に対しては、抵抗力を確保できるように、残留抵抗力を高めた滑り止め機構を提供することができる。
【００７９】
更に、躯体１６と地盤改良体１２が接触する表面積を大きくすることができる。また、地盤改良体１２の頭部の掘削量を削減できるので、躯体コンクリート量を減らすことができる。
【００８０】
（第４の実施の形態）
図５（Ａ）（Ｂ）の断面図に示すように、第４の実施の形態に係る地盤改良体３０は、地盤改良体３０の頭部に凹凸部３１を有する。図５（Ｂ）は滑り止め機構８８の側面図であり、図５（Ａ）は、図５（Ｂ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【００８１】
滑り止め機構８８は、地盤改良体３０と躯体８６を有し、地盤改良体３０は、原地盤を改良した柱状の地盤改良体を互いにラップさせた壁体として構成されている。
【００８２】
地盤改良体３０の凹凸部３１の凹部３２は、頭部を壁体の幅方向に横断する溝状に形成されている。また、凹部３２には、躯体８６のコンクリートが入り込み、凹部３２が横断する方向は、平面視において、頭部の長さ方向に対し角度βを持って交差している。
【００８３】
これにより、地震時の水平力Ｒを躯体８６から地盤改良体３０へ伝達させる。このとき、地盤改良体３０の面外方向の水平力Ｒに対する抵抗力の剛性は低いものの、躯体８６の基礎スラブと地盤改良体３０を一体化させることで、地盤改良体３０の壁体に囲まれた地盤内の変形や、液状化の発生防止の効果を期待することができる。本実施の形態は、面内方向の水平抵抗力と同時に、面外方向に対して水平抵抗力を発現することができる。
【００８４】
他の構成は、第２の実施の形態と同じであり説明は省略する。
なお、図５（Ｃ）に示すように、凹部３２の角度βは、鋭角に限定されることはなく、鋭角の角度βと鈍角の角度γを交互に組み合わせてもよい。更に、鈍角γのみとしてもよい。
【００８５】
（第５の実施の形態）
図６の断面図に示すように、第５の実施の形態に係る地盤改良体４０は、地盤改良体４０の頭部に凹凸部４５を有する。図６（Ｂ）は滑り止め機構９６の側面図であり、図６（Ａ）は、図６（Ｂ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【００８６】
滑り止め機構９６は、地盤改良体４０と躯体４３を有し、地盤改良体４０は、原地盤を改良した柱状の地盤改良体の外周部を互いにラップさせた壁体として構成されている。
外周部がラップされたラップ部には、地盤改良体４０の壁体の長さ方向に対して直交する方向に、矩形状に形成された凹部４２が配置されている。凹部４２には、躯体４３のコンクリートが入り込み、地震時の水平力Ｒを躯体４３から地盤改良体４０へ伝達させる。
【００８７】
これにより、地盤改良体４０の頭部に形成する凹凸部の掘削、除去作業を省力化できる。また、水平耐力Ｆは、構築する矩形状の凹部の深さＤ、幅Ｗ、及び厚さＴで決定することができ、必要最小限の掘削量で滑り止め機構９６を構築できる。
他の構成は、第２の実施の形態と同じであり説明は省略する。
【００８８】
（第６の実施の形態）
図７の断面図に示すように、第６の実施の形態に係る地盤改良体４４は、地盤改良体４４の頭部に凹凸部４９を有する。図７（Ｂ）は滑り止め機構９８の側面図であり、図７（Ａ）は、図７（Ｂ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【００８９】
滑り止め機構９８は、地盤改良体４４と躯体４８を有し、地盤改良体４４は、原地盤を改良した柱状の地盤改良体の外周部を互いにラップさせた壁体として構成されている。地盤改良体４４の頭部には凹凸部４９が形成され、柱状の地盤改良体４４の中心部には、円柱状に形成された凹部４６が、壁体の頭部から深さＤ２で設けられている。凹部４６には、躯体４８のコンクリートが入り込み、地震時の水平力Ｒを躯体４８から地盤改良体４４へ伝達させる。
【００９０】
このように、滑り止め機構９８の凹部４６を円柱状とすることで、地盤改良体４４が高強度に形成された場合であっても、コアカッターと呼ばれる専用の器具を用いることができ、容易に円柱状の凹部４６を施工でき、施工性が向上する。
他の構成は、第２の実施の形態と同じであり説明は省略する。
【００９１】
（第７の実施の形態）
図８の滑り止め機構６６の断面図に示すように、第７の実施の形態に係る地盤改良体５４は、地盤改良体５４の頭部に凹凸部６０を有する。滑り止め機構６６は、地盤改良体５４と躯体６８を有し、地盤改良体５４は、原地盤を改良した柱状の地盤改良体の外周部を互いにラップさせた壁体として構成され、躯体６８のコンクリートと凹凸部６０で接合されている。
【００９２】
凹凸部６０は、凸部５６の両側に形成される凹部５８、６２の深さを、それぞれ異ならせている。即ち、凸部５６の一方の端部には深さＨ３の凹部５８が形成され、他方の端部には、深さＨ３より浅い深さＨ４の凹部６２が形成されている。
【００９３】
これにより、凸部５６に発生するせん断破壊面６４は、破線６４で示すように、凹部５８側の端部で発生したせん断破壊面６４と、凹部６２側の端部で発生したせん断破壊面６４が、途中で角度をもって連続する特性となる。
【００９４】
これにより、せん断破壊面６４が水平方向に直線状に発生するのを防止でき、地盤改良体５４の水平耐力Ｆを増大させることができる。
他の構成は、第２の実施の形態と同じであり説明は省略する。
【００９５】
（第８の実施の形態）
第８の実施の形態に係る地盤改良体は、図１に示す地盤改良体１２の頭部に、靭性を補強する繊維が混入された構成である。外観、形状は、既述の地盤改良体１２と同一であり、図示及び説明は省略し、相違点である繊維を中心に説明する。
【００９６】
図９に示すように、繊維１００を地盤改良体１２に混入することにより、繊維１００の摩擦抵抗でせん断破壊面１０６が補強される。
【００９７】
せん断破壊面１０６を補強するために混入する繊維１００は、破断強度が２００〜１２００ＭＰａでヤング係数が２〜１５ＧＰａの機械的性質を有するものが望ましい。例えば、ポリプロピレン繊維が該当する。
【００９８】
また、繊維１００の直径は１０〜５０μｍの範囲内が望ましい。これは、地盤改良体１２と繊維１００の接触を十分に確保するためには、ある程度の大きさが必要なこと、一方、繊維１００の直径が大きくなり過ぎると、繊維１００を屈曲させて相互に絡み合わせるのが困難になるため、大きさに限界があるためである。
【００９９】
なお、繊維１００の形状が直線状では、直径が適切な大きさであっても、繊維１００同士が相互に絡み合うことはなく、十分大きな摩擦抵抗を得ることはできず、図９（Ａ）に示すように、繊維１００と繊維１００が相互に絡み合うよう混入させることが望ましい。
【０１００】
これにより、地盤改良体１２と繊維１００の間に十分大きな摩擦抵抗を作用させることができる。この摩擦抵抗により、地盤改良体１２の表面での破壊面１０６の発生、破壊面１０６の成長を抑制できる。即ち、局所的な応力が集中する頭部の靭性を補強することができる。また、耐震性も向上できる。更に、繊維１００を補強していない地盤改良体の下部には、荷重分散効果で均等な水平力が伝わるようにすることができる。
【０１０１】
他の構成は、第２の実施の形態と同じであり説明は省略する。
【符号の説明】
【０１０２】
１０  滑り止め機構
１２  地盤改良体
１４  凸部
１６  躯体
１８  せん断破壊面
２０  水平面
２２  凹部
２４  凹凸部
２８  地盤改良体
１０４  繊維
【図１】
0005542633.tif 000018
【図２】
0005542633.tif 000019
【図３】
0005542633.tif 000020
【図４】
0005542633.tif 000021
【図５】
0005542633.tif 000022
【図６】
0005542633.tif 000023
【図７】
0005542633.tif 000024
【図８】
0005542633.tif 000025
【図９】
0005542633.tif 000026
【図１０】
0005542633.tif 000027