(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維束より構成される土木用のジオグリッドであって、該繊維束は破断伸度が異なる３種類の繊維糸よりなり、各繊維糸が単一種の繊維より形成されていることを特徴とする土木用ジオグリッド。
【請求項２】
繊維束より構成される土木用のジオグリッドであって、該繊維束は複数の繊維糸よりなり、各繊維糸が破断伸度が異なる２種類以上の繊維が混在して形成されていることを特徴とする土木用ジオグリッド。
【請求項３】
繊維束より構成される土木用のジオグリッドであって、該繊維束は、破断伸度が異なる２種類以上の繊維が混在して形成されている単一の繊維糸よりなることを特徴とする土木用ジオグリッド。
【請求項４】
前記３種類の繊維糸が、アラミド繊維糸、ビニロン繊維糸、ポリエステル繊維糸から選択されることを特徴とする、請求項１記載の土木用ジオグリッド。
【請求項５】
前記２種類以上の繊維が、アラミド繊維、ビニロン繊維、ポリエステル繊維から選択されることを特徴とする、請求項２記載の土木用ジオグリッド。
【請求項６】
前記２種類以上の繊維が、アラミド繊維、ビニロン繊維、ポリエステル繊維から選択されることを特徴とする、請求項３記載の土木用ジオグリッド。
【請求項７】
前記ジオグリッドが、織地、編地、組地、又は繊維挿入合成樹脂成形体より形成されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項記載の土木用ジオグリッド。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項記載の土木用ジオグリッドを盛土内に敷設し、繊維束の変形により、その繊維糸を形成する前記繊維を段階的に破壊することにより、盛土の崩壊エネルギーを順次吸収していくことを特徴とする盛土の補強方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として土木分野で補強用に使用されるジオグリッドに関し、更に詳しくは、ジオグリッドを構成する繊維束が２つ以上の破断応力を有し、且つその破断応力が伸度方向に差があるジオグリッド及びそれを用いた補強方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
盛土の崩壊防止等のために盛土を面状に補強するものとしてジオグリッドが使用されている。
このジオグリッドは、盛土の土砂中に敷設されることで急な斜面を崩れ難くし、盛土の軟弱な地盤を補強して安定させる作用を有するもので、例えば、道路盛土や住宅造成地の盛土等の補強用として広く使用されている。
【０００３】
一般に、ジオグリッドは、格子状の穴を有する繊維挿入合成樹脂成形体や、織地や編地、組地、等より製造されるが、それを構成する繊維束は単一種の材料により形成されている。
そのため、こうした単一種の材料よりなる繊維束によって構成されるジオグリッドを盛土の間に挟み込んで敷設した場合、盛土の変形により、繊維束を構成する材料の一部が破断されると、繊維束は一斉に破断し、それが次々に波及してジオグリッド全体が短時間で破壊されてしまう危険性があった。
【０００４】
例えば、急勾配の盛土を補強した状態において、ジオグリッドに繊維束に起因する局所的な破断が生じると、その破断がジオグリッド全体に広がり、その結果、上部の盛土が瞬時的に崩れ落ちる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる実状上背景に、上記の問題点を克服するためになされたものである。
すなわち、補強対象物である盛土の変形により一挙に大きく破壊されることのないジオグリッドを提供することである。
また、一挙に破壊されず、少なくとも破壊が段階的にゆっくり進行することで盛土の崩壊エネルギーを順次吸収することが可能なジオグリッドを提供することである。
及びこのようなジオグリッドを用いた補強方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かくして、本発明者は、このような課題背景に対して、鋭意研究を重ねた結果、ジオグリッドを構成する繊維束内に２つ以上の破断応力を有し、且つその破断応力が伸度方向に差があるものとすることによって、すなわち、繊維束が破断伸度が異なる２種類以上の繊維からなるものとすることによって、その変形時、破壊が短時間には生じないジオグリッドを得ることができ、盛土等の崩壊エネルギーを有効に
吸収することができることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させたものである。
【０００７】
即ち、本発明は、（１）、繊維束より構成される土木用のジオグリッドであって、該繊維束は破断伸度が異なる３種類の繊維糸よりなり、各繊維糸が単一種の繊維より形成されている土木用ジオグリッドに存する。
【０００８】
そして、（２）、繊維束より構成される土木用のジオグリッドであって、該繊維束は複数の繊維糸よりなり、各繊維糸が破断伸度が異なる２種類以上の繊維が混在して形成されている土木用ジオグリッドに存する。
【０００９】
そしてまた、（３）、繊維束より構成される土木用のジオグリッドであって、該繊維束は、破断伸度が異なる２種類以上の繊維が混在して形成されている単一の繊維糸よりなる土木用ジオグリッドに存する。
【００１０】
そしてまた、（４）、前記３種類の繊維糸が、アラミド繊維糸、ビニロン繊維糸、ポリエステル繊維糸から選択される、上記（１）記載の土木用ジオグリッドに存する。
【００１１】
そしてまた、（５）、前記２種類以上の繊維が、アラミド繊維、ビニロン繊維、ポリエステル繊維から選択される、上記（２）記載の土木用ジオグリッドに存する。
【００１２】
そしてまた、（６）、前記２種類以上の繊維が、アラミド繊維、ビニロン繊維、ポリエステル繊維から選択される、上記（３）記載の土木用ジオグリッドに存する。
【００１３】
そしてまた、（７）、前記ジオグリッドが、織地、編地、組地、又は繊維挿入合成樹脂成形体より形成されている、上記（１）〜（６）のいずれか一項記載の土木用ジオグリッドに存する。
【００１４】
そしてまた、（８）、上記（１）〜（６）のいずれか一項記載の土木用ジオグリッドを盛土内に敷設し、繊維束の変形により、その繊維糸を形成する前記繊維を段階的に破壊することにより、盛土の崩壊エネルギーを順次吸収していく盛土の補強方法に存する。
【００１５】
本発明は、この目的に沿ったものであれば、上記１〜７の中から選ばれた２つ以上を組み合わせた構成の土木用ジオグリッド、また上記１〜７の中から選ばれた１つ以上と上記８を組み合わせた構成の盛土の補強方法も当然採用可能である。
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、図面及び実施の形態に基づいて説明する。
【００２１】
本発明のジオグリッドは、繊維束により構成されて得られるものであり、具体的には、繊維束を織り込んで織地としたり、繊維束を編み込んで編地としたり、繊維束を組み込んで組地としたり、繊維を合成樹脂材の中に挿入して格子状の繊維挿入合成樹脂成形体としたりすることで、平面状に広がったものとすることができる。
図１は、繊維束を織り込んで織地として平面状に作られたジオグリッドＧの例を示す図である。
【００２２】
これらジオグリッドを構成する繊維束Ｆは、２つ以上の破断応力（ａ，ｂ，ｃ・・・）を有し、且つその破断応力が伸度方向に差があるもの、すなわち、破断伸度が異なる２種類以上の繊維からなるものとなっている（図２参照）。
ここで破断応力とは、いわゆるＳ−Ｓ曲線における破断時の応力（縦軸）をいい、伸度方向とは伸び（伸度）の大きい方向（横軸）をいう。
【００２３】
ここで繊維束は、次に挙げるような、１）複数の繊維糸の集まりとして形成される形態、及び２）多くの繊維の集まりとして形成される形態とがある。
図３は、その繊維束の形態を模式的に示した図である。
なお、破断応力は２種類の場合で示した。
【００２４】
１）繊維束が複数の繊維糸の集まりとして形成される形態この場合は、更に２つのケースがある。
その１つは、１−ｉ）繊維束が複数の繊維糸よりなるものである（各繊維糸は単一種の繊維よりなる）。
そして繊維糸Ａは、破断応力ａを持つ多数の繊維よりなり、繊維糸Ｂは、繊維糸Ａの繊維の破断応力ａとは破断伸度が異なる破断応力ｂ（ａ<ｂ）を持つ多数の繊維よりなる。
【００２５】
図３（Ａ）は、このような状態の繊維束を示す概略図である。
このように繊維束Ｆは、伸度方向に差がある破断応力を有する２種類以上（ここでは２種類の例）の繊維糸より形成され、各繊維糸は単一種の繊維よりなるため、繊維束全体として、伸度方向に２つ以上の破断応力を持つことになる。
そのため繊維糸Ａが破断しても繊維糸Ｂが破断せず耐力を担うことから、全体として十分なタフネス性（強靱性）が担保されるのである。
【００２６】
他の１つは、１−ｉｉ）繊維束が複数の繊維糸よりなるものである（各繊維糸は２種類以上の繊維よりなる）。
そして繊維糸Ａは、その中に、破断応力ａを持つ多数の繊維と破断応力ｂを持つ多数の繊維とが混在した状態となっており、同様に、繊維糸Ｂも破断応力ａを持つ多数の繊維と破断応力ｂを持つ多数の繊維とが混在した状態となっている。
【００２７】
図３（Ｂ）は、このような状態の繊維束を示す概略図である。
このように繊維束Ｆは、伸度方向に差がある破断応力を有する２種類以上（こでは２種類の例）の繊維よりなる繊維糸より形成されているため、繊維束全体としては、伸度方向に２つ以上の破断応力を持つことになる。
【００２８】
そのため繊維糸Ｃ内の破断応力ａを持つ多数の繊維が破断しても、破断応力ｂを持つ多数の繊維が破断せず耐力を担うことから、全体として十分なタフネス性が担保されるのである。
【００２９】
２）繊維束が多くの繊維の集まりとして形成される形態この場合の繊維束Ｆにおいては、その繊維束内に破断応力ａを持つ多数の単繊維と破断応力ｂを持つ多数の繊維とが混在した状態となっている。
【００３０】
図３（Ｃ）は、このような状態の繊維束を示す概略図である。
このように、繊維束Ｆは、伸度方向に差がある破断応力を有する２種類以上（ここでは２種類の例）の繊維より形成されているため、繊維束全体としては、伸度方向に２つの破断応力を持つことになる。
そのため、繊維束内の破断応力ａを持つ多数の繊維が破断しても、破断応力ｂを持つ多数の繊維が破断せず耐力を担うことから、全体として十分なタフネス性が担保されるのである。
【００３１】
〔盛土の補強方法〕
本発明のジオグリッドは、以上のような構造をした繊維束より構成されているために、盛土の変形エネルギーを吸収して破断伸度が最も小さい部分が破断しても、他の部分はすぐには破断されず、繊維束自体が伸びて盛土の変形エネルギーを更に吸収することができるものである。
【００３２】
このようにジオグリッドが一挙に破壊されるようなことはなく、破断していない部分からなる耐力により、更なる盛土の変形を阻止するに十分なタフネスを発揮する。
【００３３】
本発明のジオグリッドを用いて盛土を補強するには、まずジオグリッドを盛土内に敷設する。
そして、変形時に繊維束の破壊を段階的に行っていく。
そして盛土の崩壊エネルギーを順次吸収していくのである。
従って、このような補強方法により、既に盛土の変形を阻止しているジオグリッドに替えて新たなジオグリッドを敷設するなどして、盛土等の補強対象物の修復又は再構築等を行うことさえ可能となるのである。
盛土の崩壊作用が緩和されてゆっくりとなるので、対応（避難等）のための時間的余裕も十分確保できる。
【００３４】
因みに、従来のジオグリッドは、先述したように、それを構成する繊維束が単一種の材料よりなるものであるから、大きな変形エネルギーが加わった場合、エネルギーを吸収しきれなくなり繊維束の一部が破断されると、それが一挙に波及してジオグリッドが短時間で破壊される。
その結果、盛土の崩壊が瞬時的に起きる危険があった。
【００３５】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示す。
尚、本発明は実施例に限定されるものではない。
ここでの実施例は、前述の１−ｉ）繊維束が複数の繊維糸よりなるものである〔図３（Ａ）参照、繊維糸は単一種の繊維よりなる〕場合を挙げて示した。
【００３６】
実験は、ＪＩＳ  Ｌ  １０１３  ７．５（引張強さ及び伸び率測定）に従って行い、繊維糸又は繊維束に引張り力を加え、伸び（単位はｍｍ）及びその時の荷重（即ち応力、単位はＮ）を測定した。
伸びは、伸度（単位は％）に換算する（ＪＩＳ  Ｌ  １０１３  ７．５参照）。
【００３７】
実験装置は、島津オートグラフＡＧ−５０００Ａ（株式会社島津製作所製、定速伸長形）を使用し、引張り速度２００ｍｍ／分、つまみ間隔２８０ｍｍで行った。
実験に使用した繊維糸は以下の通りであり、単独又は２種類以上の繊維糸を引き揃えて測定した（ｄｔはデシテックス）。
【００３８】
Ｐ、アラミド繊維糸：テクノーラＴ−２００（帝人株式会社製、１６７０ｄｔ、フィラメント数１０００、破断伸度約４％における破断応力３３０Ｎ）Ｑ、ビニロン繊維糸：ビニロンＨＭ１（ユニチカ株式会社製、２０００ｄｔ、フィラメント数２５０、破断伸度約６％における破断応力２０９Ｎ）Ｒ、ポリエステル繊維糸：テトロンＰ９００ＭＰ（帝人株式会社製、１６７０ｄｔ、フィラメント数７５０、破断伸度約１２％における破断応力１３３Ｎ）
【００３９】
実施例１〜７及び比較例１〜３において、繊維束を構成する繊維糸の種類及び本数、及びそれぞれの実験結果を示す図（グラフ）を表１にまとめた。
グラフ（Ｓ−Ｓ曲線）は、縦軸に応力（単位はＮ）、横軸に伸度（単位は％）を取ってまとめた。
因みに、実施例１〜４の各繊維糸の本数は、図４〜図７に示すように、Ｓ−Ｓ曲線における各ピークがほぼ同じ高さになるように選ばれたものである。
【００４０】
【表１】
0003616772.tif 000002
【００４１】
〔実験結果と評価〕
１．階的破断効果
繊維束を構成する繊維糸が２種類の実施例１〜３では、Ｓ−Ｓ曲線に２つの破断応力（ｐ、ｑ）、（ｐ、ｒ）、（ｑ、ｒ）が現れ（図４〜図６参照）、３種類の実施例４〜７では３つの破断応力（ｐ、ｑ、ｒ）、（ｐ、ｑ、ｒ）、（ｐ、ｑ、ｒ）、（ｐ、ｑ、ｒ）が現れた（図７〜図１０参照）それに対し、１種類（単一種）の繊維糸のみからなる比較例１〜３においては１つの破断応力ｐ、ｑ、ｒしか現れない（図１１〜図１３参照）。
【００４２】
ここで、ある伸度に対する応力は、通常、その伸度に対する各繊維糸の応力の和に等しい。
そのため、比較例１〜３（図１１〜図１３参照）においては、各繊維糸１本ずつの応力を測定したが、本数を増やしても、破断応力（縦軸方向）は大きくなるものの破断伸度（横軸方向）が移動する（伸びる）わけではない。
従って、単一種の繊維糸よりなる繊維束を用いたジオグリッドでは、繊維束の伸びが破断伸度を超えると、各繊維糸が一斉に破断し、ジオグリッドが一挙に破壊されてしまうことが分かる。
【００４３】
一方、実施例１〜７（図４〜図１０参照）は、破断伸度に差がある破断応力を有する２種類以上の繊維糸より形成されている繊維束の場合である。
この場合、破断伸度が最も小さい繊維糸が破断されても、破断伸度が大きい他の繊維糸は破断されず、それにより耐力を維持でき繊維束自体もすぐには破断されないことが分かる（段階的破断効果）。
【００４４】
具体的には、図７（実施例４）のアラミド繊維糸（Ｐ）が破断しても、その伸度（約４％）においては、まだビニロン繊維糸（Ｑ）とポリエステル繊維糸（Ｒ）は破断していない。
また、ビニロン繊維糸（Ｑ）が破断した伸度（約６％）においては、まだポリエステル繊維糸（Ｒ）は破断していない。
【００４５】
以上のように、実施例１〜７においては、各繊維糸が段階的に破断され、補強材が一挙に破壊されてしまうことはないのである。
従って、本発明の繊維束より構成されたジオグリッドは、この段階的な破断効果により、たとえジオグリッドが破壊されるにしても、完全に破壊されるまでに時間的余裕を生じるのである。
【００４６】
２．エネルギー吸収効果
また、ポリエステル繊維糸（テトロンＰ９００ＭＰ）を例に取ると、ポリエステル繊維糸１本を使用した場合（他、アラミド繊維糸１本とビニロン繊維糸１本）の実験結果を示す図８（実施例５）と、図１３（比較例３）のＳの部分、即ちポリエステル繊維糸が吸収するエネルギーは等しい。
しかし、図８（実施例５）に示す３種類の繊維糸からなる繊維束の場合、Ａの部分のほかにＴの部分、即ちＴの面積に相当するエネルギーをアラミド繊維糸及びビニロン繊維糸が吸収する。
【００４７】
そのため、ポリエステル繊維糸が破断伸度に達した段階では、図１３の場合と比較して図８の場合、盛土等の変形エネルギーはＴの部分の面積分多く繊維束に吸収される（エネルギー吸収効果）。
即ち、ポリエステル繊維糸が破断伸度に達するまでに、盛土等の変形エネルギーをＴの面積の分だけ小さくすることができるのである。
【００４８】
従って、本発明の繊維束を用いたジオグリッドは、このエネルギー吸収効果により盛土等の変形エネルギーを効果的に吸収するため、更なる変形を食い止めうる強靭さを有するものとすることができる。
また、たとえジオグリッドが破壊されるにしても、破壊されるまでに繊維束が十分に盛土等の変形エネルギーを吸収するため、破壊の規模をより小さなものにすることができる。
【００４９】
３．引張り応力特性の調整可能性
次に、実施例４〜７（図７〜図１０参照）の実験結果から、繊維束を構成する各種類の繊維糸の本数（多数の繊維を用いる場合は繊維の本数の比）を変えることにより、各破断応力の高低を調整することができることが分かる。
【００５０】
例えば、実施例５（図８参照）の場合は、３種類の繊維糸を使った各破断応力が伸度方向に次第に小さくなるものとして設定した場合を示している。
具体的には、アラミド繊維糸（Ｐ）が盛土等の変形エネルギーを吸収し、アラミド繊維糸（Ｐ）が破断した後はビニロン繊維（Ｑ）が、またビニロン繊維（Ｑ）が破断した後はポリエステル繊維糸（Ｒ）が、というように繊維束の破壊を次第に大きい破断応力で段階的に担っていく働きをする。
【００５１】
実施例４（図７参照）は３種類の繊維糸を使った各破断応力が伸度方向にほぼ同じものになるものとして設定した場合（即ち各破断応力が伸度方向に持続する場合）を示している。
また、実施例７（図１０参照）は、３種類の繊維糸を使った各破断応力が伸度方向に次第に大きくなるものとして設定した場合を示している。
【００５２】
具体的には、アラミド繊維糸（Ｐ）が盛土等の変形エネルギーを吸収し、アラミド繊維糸（Ｐ）が破断した後はビニロン繊維（Ｑ）が、またビニロン繊維（Ｑ）が破断した後はポリエステル繊維糸（Ｒ）が、というように繊維束の破壊を次第に大きい破断応力で段階的に担っていき、盛土等の変形エネルギーを吸収していく。
【００５３】
このような繊維束は、仮に、アラミド繊維糸（Ｐ）やビニロン繊維（Ｑ）が破断しても、ポリエステル繊維（Ｒ）が破断されないで残ることが期待できる。
いずれにしても、繊維束の破断には時間的な余裕が保証されるために、今、崩壊を阻止しているジオグリッドに替えて新たなジオグリッドを敷設するなどして、盛土等の被補強物の修復又は再構築等を行うことが可能となるのである。
【００５４】
このように、本発明においては、繊維束が複数の繊維糸よりなる場合、各繊維糸の本数（各繊維の本数の比）を種々に変えることにより、用途に応じた引張り強度特性を有する繊維束とすることが可能である。
【００５５】
以上、本発明を説明したが、本発明は実施の形態に限定されることなく、その目的に沿う限り変形例を可能である。
実施例では、前述の１−ｉ）繊維束が複数の繊維糸よりなるものである（繊維糸は単一種の繊維よりなる）場合を挙げて示したが、この原理は、前述の１−ｉｉ）や２）の場合における繊維にも当然適用できるものである。
【００５６】
また、本発明の繊維束は、ジオグリッド以外にも、ジオネット等の他の（広義の）ジオテキスタイルや、ジオメンブレン等を含む一般のジオシンセティックスにも、当然採用可能である。
また、盛土とは、土木・建築工事等のために使用する盛土や、庭、公園、遊園地等の盛土等補強対象物となるものであればよい。
更には、マンション等の高層建築物や橋梁等のコンクリート柱などの補強材としての使用も可能となる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、補強対象物である盛土の変形によっても、一挙に破壊されることのないジオグリッドを提供することができる。
すなわち、ジオグリッドは一挙に破壊されず、少なくとも破壊が比較的ゆっくり段階的に進行することで、盛土の崩壊エネルギーを順次吸収していくことができる。
従って、例えば避難のための時間的余裕を与えること等も可能となる。
【００５８】
また、繊維束が複数の繊維糸でなる場合は、各種類の繊維糸の本数の比を種々に変えることで、盛土等の補強対象物の修復又は再構築等のための更に長い時間的余裕を得ることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、繊維束を織り込んで織地として平面状に作られたジオグリッドの例を示す図である。
【図２】図２は、本発明の繊維束が伸度方向に差がある２つ以上の破断応力を有することを示す模式図である。
【図３】図３は、本発明の繊維束の形態を模式的に示した図である。
【図４】図４は、実施例１の実験結果を示すグラフである。
【図５】図５は、実施例２の実験結果を示すグラフである。
【図６】図６は、実施例３の実験結果を示すグラフである。
【図７】図７は、実施例４の実験結果を示すグラフである。
【図８】図８は、実施例５の実験結果を示すグラフである。
【図９】図９は、実施例６の実験結果を示すグラフである。
【図１０】図１０は、実施例７の実験結果を示すグラフである。
【図１１】図１１は、比較例１の実験結果を示すグラフである。
【図１２】図１２は、比較例２の実験結果を示すグラフである。
【図１３】図１３は、比較例３の実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
Ａ、Ｂ、Ｃ…繊維糸
Ｆ…繊維束
Ｇ…ジオグリッド
Ｐ…アラミド繊維
Ｑ…ビニロン繊維
Ｒ…ポリエステル繊維
Ｓ…ポリエステル繊維が吸収するエネルギー
Ｔ…アラミド繊維及びビニロン繊維が吸収するエネルギー
ａ、ｂ、ｃ、ｐ、ｑ、ｒ…破断応力
【図１】
0003616772.tif 000003
【図２】
0003616772.tif 000004
【図３】
0003616772.tif 000005
【図４】
0003616772.tif 000006
【図５】
0003616772.tif 000007
【図６】
0003616772.tif 000008
【図７】
0003616772.tif 000009
【図８】
0003616772.tif 000010
【図９】
0003616772.tif 000011
【図１０】
0003616772.tif 000012
【図１１】
0003616772.tif 000013
【図１２】
0003616772.tif 000014
【図１３】
0003616772.tif 000015