(57)【要約】      （修正有）【課題】想定を上回る地震動が発生した場合であっても、土構造物が著しく変形することなく、破壊を抑制することが可能となる地盤材料及び地盤改良方法を提供する。【解決手段】地盤材料は、軟弱土が用いられる地盤材料であって、軟弱土と粒状材とが含まれる混合体であり、前記混合体は、圧密非排水下においてせん断力が作用するもとで、ひずみ硬化の挙動を示すものであることを特徴とする。また本発明を適用した地盤材料は、土構造物に用いられる。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟弱土が用いられる地盤材料であって、
軟弱土と粒状材とが含まれる混合体であり、
前記混合体は、圧密非排水下においてせん断力が作用するもとで、ひずみ硬化の挙動を示すものであること
を特徴とする地盤材料。
【請求項２】
前記粒状材は、砕石が含まれること
を特徴とする請求項１記載の地盤材料。
【請求項３】
前記混合体は、更にセメントが含まれること
を特徴とする請求項１又は２記載の地盤材料。
【請求項４】
前記粒状材は、鉄鋼スラグが含まれること
を特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の地盤材料。
【請求項５】
前記鉄鋼スラグは、製鋼スラグが含まれること
を特徴とする請求項４記載の地盤材料。
【請求項６】
前記粒状材は、最大粒径が５０ｍｍ超であること
を特徴とする請求項１〜５の何れか１項記載の地盤材料。
【請求項７】
前記軟弱土は、浚渫土、掘削発生土、及び細粒土が少なくとも１種含まれること
を特徴とする請求項１〜６の何れか１項記載の地盤材料。
【請求項８】
前記混合体は、更にポゾラン反応物質が含まれること
を特徴とする請求項３〜７の何れか１項記載の地盤材料。
【請求項９】
前記ポゾラン反応物質は、フライアッシュ、又は高炉スラグ微粉末の何れかが含まれること
を特徴とする請求項８記載の地盤材料。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか１項記載の地盤材料を、土構造物に用いること
を特徴とする地盤改良方法。
【請求項１１】
前記土構造物は、道路盛土、鉄道盛土、防潮堤、河川堤防、裏込材、及び構造物の支持地盤の何れかであること
を特徴とする請求項１０記載の地盤改良方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浚渫土等の軟弱土が用いられる地盤材料及び地盤改良方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
土構造物としての盛土は、窪地、平坦地、斜面に土砂を盛ることで、平坦な地表面を形成したり、周囲より地表面を高くして、道路、鉄道、住宅地等を支持する地盤として利用される。盛土は、通常、所定の強度を有する土砂が用いられるが、強度が小さい浚渫土等の軟弱土が用いられる場合もある。軟弱土は、一般的に細粒分（粘土、シルト分）が多く含まれ、含水比が高いことから、軟弱土のまま盛土として用いることはできないため、適宜加工、処理等が施され、その性質を改善する必要がある。
【０００３】
従来、軟弱土を改善することを目的として、特許文献１〜７の開示技術が提案されている。
【０００４】
特許文献１に開示された浚渫土の改質方法は、鉄鋼スラグを混合することで浚渫土の改質を行う方法であって、鉄鋼スラグが混合された浚渫土を、浅場や干潟等の造成材として使用することにより、海水のｐＨ上昇が適切に抑制されるように浚渫土を改質することができる。
【０００５】
特許文献２に開示された人工浅場または干潟は、中詰材の上に覆砂材が敷設された人工浅場または干潟であって、浚渫土と適量の遊離ＣａＯを含有する鉄鋼スラグとの混合材料からなる中詰材が用いられる。特許文献２に開示された人工浅場または干潟によれば、この中詰め材が適度に固結して強度を発現するものとなるため、覆砂材の沈み込み等が適切に防止され、長期間に亘って適正な状態を維持できる。
【０００６】
特許文献３に開示された浚渫窪地の埋め戻し方法は、海底の浚渫窪地の埋め戻し方法であって、浚渫土砂と、炭酸化処置をしていない第１の製鋼スラグとを混合するものである。特許文献３に開示された浚渫窪地の埋め戻し方法によれば、製鋼スラグを活用し、浚渫土砂を用いた埋め戻しによる海域環境改善効果を向上させることができる。
【０００７】
特許文献４に開示された窪地の処理方法は、水底に形成された窪地に浚渫土を投入して基礎地盤を形成した後、基礎地盤の表面層に対して、所定の小領域毎に製鋼スラグを含んだ改質浚渫土を順次投入しながら、基礎地盤の表層面を改質浚渫土層で被覆するものである。特許文献４に開示された窪地の処理方法によれば、浚渫土を用いて窪地を処理することができ、しかも硫化物やリン等の溶出を封じることができる。
【０００８】
特許文献５に開示された泥土改質材料は、泥土に混合して泥土の改質をはかる泥土改質材料であって、泥土改質材料が製鋼スラグのみからなることで、泥土の強度改質をすることができる。
【０００９】
特許文献６に開示された軟弱土改良土は、軟弱土に混合して軟弱土の強度を改良する軟弱土改良材であって、エージング処理が施されて粒度範囲が５〜３０ｍｍの第１製鋼スラグと、エージング処理が施されておらず、かつ粒度範囲が０〜５ｍｍの第２製鋼スラグとが含まれるものである。特許文献６に開示された軟弱土改良土によれば、軟弱土と混合して短時間でトラフィカビリティを確保することができると共に、必要な強度を得ることができる。
【００１０】
特許文献７に開示された土質改良体は、盛土に対して適用される土質改良体であって、鉄鋼スラグと土の混合物中に占める土の配合比率と、土の含水比が所定の値に設定されるものである。特許文献７に開示された土質改良体によれば、施工直後の初期強度が改善され、混合直後から建設機械の走行が可能となるため、施工性を改善できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１１−２０６６２５号公報
【特許文献２】特開２０１１−２０８３６５号公報
【特許文献３】国際公開第２０１０／１１６６０２号
【特許文献４】特開２０１２−１４９４２４号公報
【特許文献５】特開２００９−１２１１６７号公報
【特許文献６】特開２０１４−１３３７８２号公報
【特許文献７】特開２０１３−１１９５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ここで、軟弱土が用いられる地盤の強度を改善することを目的として、軟弱土にセメントを混合させるセメント改良工法が知られている。従来のセメント改良工法では、軟弱土にセメントを混合させることで、地盤の強度が改善され、道路等を支持する地盤を施工することが可能となる。
【００１３】
しかしながら、従来のセメント改良工法では、地盤の強度が改善されていたとしても想定を上回る地震動が作用した場合、この改善された地盤のせん断強度が低下してしまう。そして、せん断強度が低下した地盤は、さらに繰り返し荷重を受け続けた場合、著しく変形し、破壊してしまうという問題点があった。
【００１４】
特許文献１〜４の開示技術は、干潟等や水底に形成される窪地等の埋め戻しに用いられるものであって、地震動等に抵抗するものではないため、仮に想定を上回る地震動が発生した場合、著しく変形され、破壊を抑制することができない。また、特許文献５〜７の開示技術は、確かに、軟弱土の強度を改善できるものの、あくまで施工初期段階における強度を改善するものであって、想定を上回る地震動に対して破壊を抑制することについて何ら記載や示唆がされておらず、更なる改良の余地があった。
【００１５】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであって、その目的とするところは、想定を上回る地震動が発生した場合であっても、土構造物が著しく変形することなく、破壊を抑制することが可能となる地盤材料及び地盤改良方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
第１発明に係る地盤材料は、軟弱土が用いられる地盤材料であって、軟弱土と粒状材とが含まれる混合体であり、前記混合体は、圧密非排水下においてせん断力が作用するもとで、ひずみ硬化の挙動を示すものであることを特徴とする。
【００１７】
第２発明に係る地盤材料は、第１発明において、前記粒状材は、砕石が含まれることを特徴とする。
【００１８】
第３発明に係る地盤材料は、第１発明又は第２発明において、前記混合体は、更にセメントが含まれることを特徴とする。
【００１９】
第４発明に係る地盤材料は、第１発明〜第３発明の何れかにおいて、前記粒状材は、鉄鋼スラグが含まれることを特徴とする。
【００２０】
第５発明に係る地盤材料は、第４発明において、前記粒状材は、製鋼スラグが含まれることを特徴とする。
【００２１】
第６発明に係る地盤材料は、第１発明〜第５発明の何れかにおいて、前記粒状材は、最大粒径が５０ｍｍ超であることを特徴とする。
【００２２】
第７発明に係る地盤材料は、第１発明〜第６発明の何れかにおいて、前記軟弱土は、浚渫土、掘削発生土、及び細粒土が少なくとも１種含まれることを特徴とする。
【００２３】
第８発明に係る地盤材料は、第３発明〜第７発明の何れかにおいて、前記混合体は、更にポゾラン反応物質が含まれることを特徴とする。
【００２４】
第９発明に係る地盤材料は、第８発明において、前記ポゾラン反応物質は、フライアッシュ、又は高炉スラグ微粉末の何れかが含まれることを特徴とする。
【００２５】
第１０発明に係る地盤改良方法は、第１発明〜第９発明の何れか１項記載の地盤材料を、土構造物に用いることを特徴とする。
【００２６】
第１１発明に係る地盤改良方法は、第１０発明において、前記土構造物は、道路盛土、鉄道盛土、防潮堤、河川堤防、裏込材、及び構造物の支持地盤の何れかであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
第１発明〜第１１発明によれば、軟弱土と粒状材とが含まれる混合体であることで、想定を上回る地震動が発生した場合、せん断変形に対して粒状材同士で摩擦抵抗（かみ合わせ抵抗）が作用し、地盤材料の内部摩擦角が大きくなる。このため、第１発明〜第１１発明によれば、想定を上回る地震動等の圧密非排水下においてせん断力が作用するもとで、ひずみ硬化の挙動を示すものとなる。その結果、第１発明〜第１１発明によれば、想定を上回る地震動が発生した場合であっても、地盤が著しく変形することなく、破壊を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】模擬浚渫土の粒径加積曲線を示すグラフである。
【図２】粒径範囲が０ｍｍ超４０ｍｍ以下の天然砕石の粒径加積曲線を示すグラフである。
【図３】粒径範囲が０ｍｍ超５ｍｍ以下の天然砕石と、粒径範囲が５ｍｍ超２５ｍｍ以下の天然砕石との粒径加積曲線を示すグラフである。
【図４】粒径範囲が５ｍｍ超２５ｍｍ以下の製鋼スラグの粒径加積曲線を示すグラフである。
【図５】粒径範囲が０ｍｍ超６０ｍｍ以下の製鋼スラグの粒径加積曲線を示すグラフである。
【図６】圧密応力を２００ｋＮ／ｍ2としたときの地盤材料の圧密非排水三軸圧縮試験の結果を示すグラフである。
【図７】天然砕石の粒径範囲を異ならせた地盤材料の圧密非排水三軸圧縮試験の結果を示すグラフである。
【図８】圧密応力を２００ｋＮ／ｍ2としたときの地盤材料の圧密非排水三軸圧縮試験の結果を示すグラフである。
【図９】滑動量の検討に用いた盛土の断面を示す図である。
【図１０】（ａ）は、地震動を入力してからの時間に対応する地震動の加速度を示すグラフであり、（ｂ）は、地震動を入力してからの時間に対応する本発明例７における盛土の滑動量を示すグラフであり、（ｃ）は、地震動を入力してからの時間に対応する比較例４における盛土の滑動量を示すグラフである。
【図１１】（ａ）は、圧密応力を１００ｋＮ／ｍ2としたときの比較例５と本発明例１０の圧密非排水三軸圧縮試験を結果を示し、（ｂ）は、比較例６と本発明例１１のせん断強度τとせん断ひずみγの関係を示す。
【図１２】滑動量の検討に用いた他の盛土の断面を示す図である。
【図１３】（ａ）は、地震動を入力してからの時間に対応する地震動の加速度を示すグラフであり、（ｂ）は、地震動を入力してからの時間に対応する比較例６における盛土の変位量を示すグラフであり、（ｃ）は、地震動を入力してからの時間に対応する本発明例１１における盛土の変位量を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を適用した地盤材料を実施するための形態について、説明する。
【００３０】
本発明を適用した地盤材料は、例えば、道路盛土、鉄道盛土、防潮堤、河川堤防、裏込材、及び構造物の支持地盤の土構造物に用いられる。
【００３１】
本発明を適用した地盤材料は、実施形態の一つとして、軟弱土と、粒状材と、セメントとが含まれる混合体である。また、本発明を適用した地盤材料は、更に、フライアッシュ、高炉スラグ微粉末等のポゾラン反応物質が含まれていてもよい。
【００３２】
軟弱土は、例えば、浚渫土、掘削発生土、及び細粒土が少なくとも１種含まれるものである。軟弱土は、Ｓｉ、Ａｌ等を主成分とし、例えば、粒径７４μｍ以下の材料が５０質量％以上含まれ、含水率が２５質量％以上のものが用いられる。軟弱土は、例えば、最大粒径が１ｍｍ以下程度のものが用いられる。浚渫土は、浚渫工事において発生する土砂である。掘削発生土は、建設工事で掘削されて発生する土砂である。細粒土は、粒径７４μｍ以下の材料が５０％以上含まれるものである。
【００３３】
本発明の粒状材には、好ましくは鉄鋼スラグが用いられる。粒状材は、地盤材料全体積に対して３０体積％から５０体積％程度の所定の割合で混合される。なお、粒状材は、砕石が用いられてもよいし、鉄鋼スラグ及び砕石が所定の割合で混合されたものが用いらていてもよい。
【００３４】
粒状材は、軟弱土の平均粒径以上の平均粒径を有するものであり、例えば、最大粒径５０ｍｍ超のものが好ましい。
【００３５】
粒状材は、例えば、最大粒径が５ｍｍ以下とされていてもよいが、最大粒径が大きい方が好ましく、最大粒径が２５ｍｍ以下とされていてもよいし、最大粒径が４０ｍｍ以下とされていてもよい。また、粒状材は、最大粒径が５０ｍｍ超１００ｍｍ以下とされることがより好ましい。
【００３６】
更に粒状材は、例えば、粒径５０ｍｍ超の含有率が、粒径５ｍｍ超粒径５０ｍｍ以下の含有率以上であることが好ましい。また、粒状材は、例えば、粒径５ｍｍ以下の含有率が、粒径５ｍｍ超粒径５０ｍｍ以下の含有率以下であることが好ましい。
【００３７】
鉄鋼スラグは、鉄鋼製造工程において副産物として生成されるものであり、石灰（ＣａＯ）とシリカ（ＳｉＯ2）等を主成分とする。鉄鋼スラグは、高炉で鉄鉱石を溶融、還元する際に生成される高炉スラグと、鉄を鋼に精錬する際に生成される製鋼スラグの２種類に分類される。
【００３８】
高炉スラグは、鉄鉱石に含まれるシリカ（ＳｉＯ2）等の鉄以外の成分や還元材として使われるコークスの灰分が、副原料の石灰石と結合したものである。高炉から排出されたばかりのスラグは、１５００℃程度の溶融状態にあるが、冷却方法によって、高炉徐冷スラグと、高炉水砕スラグの２種類に分類される。
【００３９】
高炉徐冷スラグは、１５００℃程度の溶融状態にあるスラグを冷却ヤードに流し込み、自然放冷と適度の散水により徐々に冷却処理して製造されるスラグであり、結晶質で岩石状である。高炉徐冷スラグは、水と接触すると石灰（ＣａＯ）とシリカ（ＳｉＯ2）が溶け出し、スラグ表面に緻密な水和物を形成し、さらにアルカリ性の雰囲気のもとでは酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）が加わった水和物を形成し、これらがスラグの粒子同士を結合する結合材となり硬化性を有する。
【００４０】
高炉水砕スラグは、１５００℃程度の溶融状態にあるスラグに加圧水を噴射し、急激に冷却処理して製造されるスラグであり、非晶質（ガラス質）で粒状である。高炉水砕スラグは、ガラス質であるため、活性が強くアルカリ性の雰囲気のもとでは、水和物を形成して潜在水硬性を有する。
【００４１】
本発明では、高炉徐冷スラグを粒状材として用いることができる。一方で、高炉水砕スラグは粒状材としては用いないが、硬化性を有することから、本発明を適用した地盤材料に含まれていてもよい。
【００４２】
製鋼スラグは、銑鉄やスクラップから鋼を製造する製鋼工程で生成されるものである。製鋼スラグは、転炉から生成される転炉系スラグと、スクラップを原料とする電気炉から生成される電気炉系スラグの２種類に分類される。転炉系スラグは、例えば鉄等の金属元素が酸化物の形で取り込まれており、精錬時間が短く石灰含有量が高いため、副原料の石灰（ＣａＯ）の一部が未溶解のままｆ−ＣａＯ（フリーライム）として残存するものもある。
【００４３】
製鋼工程で発生したままの転炉系スラグには、ｆ−ＣａＯ（フリーライム）が、５質量％以上含まれるものもあるが、本発明では、エージング処理等によって膨張性のｆ−ＣａＯ（フリーライム）が十分低減された製鋼スラグを用いる。転炉系スラグは、高炉徐冷スラグと同様、水と反応したときに硬化性を有する。
【００４４】
転炉系スラグは、冷却ヤードで放冷や散水により徐冷処理された後加工されたものである。また、電気炉系スラグは、鉄スクラップを溶解、精錬する際に生成され、酸化精錬で生成する酸化スラグと還元精錬で生成する還元スラグがある。
【００４５】
本発明の粒状材として、好ましくは製鋼スラグであり、より好ましくは転炉系スラグである。
【００４６】
砕石は、天然に存在する岩石を破砕機等により砕いた天然砕石や、コンクリート塊やアスファルト塊を破砕機等により砕いた再生砕石が用いられる。
【００４７】
セメントは、例えば、普通ポルトランドセメント等のポルトランドセメントの他、混合セメント、エコセメント等が用いられる。なお、本発明を適用した地盤材料は、軟弱土、粒状材に加え、更にセメント、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカフューム、及びもみ殻灰等が少なくとも１種含まれるものであってもよい。
【００４８】
以下、本発明を適用した地盤材料の作用効果を説明する。
【００４９】
本発明を適用した地盤材料は、実施形態の一つとして、軟弱土と、軟弱土の平均粒径以上の平均粒径を有する粒状材と、セメントとが含まれる混合体である。
【００５０】
従来の地盤材料は、軟弱土自体が有する粘着力と、軟弱土に含まれる水分とセメントとの水和反応による粘着力とを有する。これにより、地震動がない場合又は小さな地震動が発生した場合においては、これらの粘着力で抵抗できる。
【００５１】
しかし、従来の地盤材料は、たとえセメントで硬化されていても、想定を上回る地震動等の圧密非排水下においてせん断力が作用するもとで、ひずみ硬化の挙動を示すことなく、破壊強度以上のせん断力が作用すれば、粘着力が低下してせん断強度が低下する。これに対して、本発明を適用した地盤材料は、軟弱土と粒状材が含まれることによって、内部摩擦角が従来の地盤材料の内部摩擦角よりも大きくなり、せん断変形に対して粒状材同士の摩擦抵抗（かみ合わせ抵抗）が作用するため、想定を上回る地震動等の圧密非排水下においてせん断力が作用するもとで、ひずみ硬化の挙動を示すものとなる。また、上記混合体はさらに鉄鋼スラグ、セメント、ポゾラン反応物質が含まれる場合、セメントで硬化したときと同等程度以上の粘着力を発現するものとなる。その結果、本発明を適用した地盤材料は、想定を上回る地震動が発生した場合であっても、土構造物が著しく変形することなく、破壊を抑制することが可能となる。ここでいう、ひずみ硬化の挙動とは、せん断変形の増加に伴ってせん断強度が低下せずに、せん断強度が維持又は向上する挙動のことをいう。
【００５２】
本発明を適用した地盤材料は、粒状材の最大粒径が５０ｍｍ超の場合、粒状材の最大粒径が５ｍｍ以下の場合と比較して、せん断変形に対する粒状材同士の摩擦抵抗（かみ合わせ抵抗）が、より強く作用するものとなる。即ち、本発明を適用した地盤材料は、粒状材の最大粒径を大きくするにつれて、せん断変形に対する粒状材同士の摩擦抵抗（かみ合わせ抵抗）が、より強く作用するものとなる。また、鉄鋼スラグが含まれる場合はその硬化特性が向上する。このため、本発明を適用した地盤材料は、粒状材の最大粒径を大きくするにつれて、圧密非排水下においてせん断力が作用するもとで、ひずみ硬化の挙動をより顕著に示すものとなる。その結果、本発明を適用した地盤材料は、想定を上回る地震動が発生した場合であっても、土構造物が著しく変形することなく、破壊を抑制する効果をより発揮することが可能となる。
【００５３】
また、本発明を適用した地盤材料は、例えば、粒径５０ｍｍ超の粒状材の含有率が、粒径５ｍｍ超粒径５０ｍｍ以下の粒状材の含有率以上であることが好ましい。また、本発明を適用した地盤材料は、例えば、粒径５ｍｍ以下の粒状材の含有率が、粒径５ｍｍ超粒径５０ｍｍ以下の粒状材の含有率以下であることが好ましい。このとき、本発明を適用した地盤材料は、粒径５０ｍｍ超の粒状材同士の隙間に、粒径５ｍｍ以下の粒状材が入り込んだ状態となる。これにより、本発明を適用した地盤材料は、せん断変形に対する粒状材同士の摩擦抵抗（かみ合わせ抵抗）が強く作用するものとなり、内部摩擦角がより大きくなる。このため、本発明を適用した地盤材料は、想定を上回る地震動等の圧密非排水下においてせん断力が作用するもとで、ひずみ硬化の挙動を示すものとなる。その結果、本発明を適用した地盤材料は、想定を上回る地震動が発生した場合であっても、土構造物が著しく変形することなく、破壊を抑制する効果をより発揮することが可能となる。
【００５４】
本発明を適用した地盤材料は、粒状材に製鋼スラグが用いられる場合、製鋼スラグ中のｆ−ＣａＯ（フリーライム）が、軟弱土のＳｉ、Ａｌ等とポゾラン反応により硬化性を有する。また、本発明を適用した地盤材料は、軟弱土に含まれる水分と製鋼スラグとが水和反応により硬化性を有する。これにより、本発明を適用した地盤材料は、製鋼スラグのポゾラン反応と、製鋼スラグの水和反応とにより粘着力が向上するため、粒状材に砕石が用いられる場合よりも、せん断強度が増加する。
【００５５】
また、本発明を適用した地盤材料は、上述した形態において、粒状材として製鋼スラグが用いられる形態について説明したが、粒状材として製鋼スラグと高炉徐冷スラグとが用いられてもよいし、粒状材として製鋼スラグと砕石とが用いられてもよい。
【００５６】
本発明を適用した地盤材料は、製鋼スラグと高炉徐冷スラグとが含まれる場合、上述した効果に加え、さらに高炉徐冷スラグが軟弱土に含まれる水分と水和反応により硬化するものとなり、粘着力が向上し、せん断強度が増加することとなる。
【００５７】
また、本発明を適用した地盤材料は、高炉水砕スラグが含まれる場合には、さらにセメントが含まれることが好ましい。これにより、セメントがアルカリ刺激剤として高炉水砕スラグに作用し、高炉水砕スラグが潜在水硬性を顕著に発現することとなる。このため、本発明を適用した地盤材料は、粘着力が顕著に向上し、せん断強度が増加することとなる。このとき、本発明を適用した地盤材料は、想定を上回る地震動等の圧密非排水下においてせん断力が作用するもとで、ひずみ硬化の挙動を顕著に示すものとなる。その結果、本発明を適用した地盤材料は、想定を上回る地震動が発生した場合であっても、土構造物が著しく変形することなく、破壊を抑制する効果をより発揮することが可能となる。
【００５８】
なお、本発明を適用した地盤材料は、製鋼スラグ、高炉スラグ、及び砕石の少なくとも１種が粒状材として用いられてもよい。
【００５９】
また、本発明を適用した地盤材料は、上述した形態において、軟弱土、粒状材、及びセメントを含む混合体について説明したが、セメントを含むことなく軟弱土、及び粒状材を含む混合体であってもよい。このときであっても、本発明を適用した地盤材料は、粒状体が含まれることで、せん断変形に対して粒状材同士で摩擦抵抗（かみ合わせ抵抗）が作用するため、内部摩擦角が軟弱土単独のときよりも大きくなる。このため、本発明を適用した地盤材料は、想定を上回る地震動等の圧密非排水下においてせん断力が作用するもとで、ひずみ硬化の挙動を示すものとなる。その結果、本発明を適用した地盤材料は、想定を上回る地震動が発生した場合であっても、土構造物が著しく変形することなく、破壊を抑制することが可能となる。
【００６０】
なお、本発明を適用した地盤材料がセメントを含まない場合においては、粒状材には鉄鋼スラグが含まれることが好ましく、更にはポゾラン反応物質が含まれることが好ましい。ポゾラン反応はセメントの水和反応に類似し、粘着力を増すものとなる。ポゾラン反応物質としては、フライアッシュ、又は高炉水砕スラグ微粉末の何れかを用いることが好ましい。
【００６１】
次に、本発明を適用した地盤改良方法について説明する。本発明を適用した地盤改良方法では、本発明を適用した地盤材料を、土構造物に用いる。以下では、土構造物として、道路盛土を例に取り説明するが、土構造物として、鉄道盛土、防潮堤、河川堤防、裏込材、及び構造物の支持地盤の何れかであってもよい。
【００６２】
本発明を適用した地盤改良方法では、例えば、バックホウ等の建設機械や混合機械により、軟弱土と、粒状材と、必要に応じてセメントとを所定の割合で混合する。その後、混合した地盤材料をバックホウ等の撒き出し機械で撒き出しながら、道路盛土を所定の法面勾配となるように施工し、完了する。
【００６３】
軟弱土と、粒状材と、必要に応じてセメントとの混合は、道路盛土施工前に行われればよい。これにより、本発明を適用した地盤材料方法では、本発明を適用した地盤材料のせん断強度がバラつくことなく、均一なせん断強度を有した道路盛土を施工することが可能となる。
【００６４】
本発明を適用した地盤改良方法では、本発明を適用した地盤材料が均一に混合できるものであれば、バックホウに限らず、例えば、油圧ショベル、ブルドーザーの建設機械や、垂直（一軸）式、ロータリー式、バケットスタビライザー式、又はツインヘッダー式の混合機械を用いて混合すればよい。
【００６５】
本発明を適用した地盤改良方法では、本発明を適用した地盤材料を撒き出し、転圧することが望ましい。本発明を適用した地盤改良方法によれば、均一混合した地盤材料を撒き出した後、ブルドーザー等の転圧機械で転圧することで、支持力の高い道路盛土を施工することが可能となる。
【００６６】
なお、ここでいう撒き出しは、窪地、平坦地、斜面等の道路盛土を施工する場所で撒き出し機械等で層状に敷き広げることである。撒き出し機械は、撒き出しが可能な機械であれば良く、例えば、油圧ショベル、ブルドーザー、バックホウが用いられればよい。
【００６７】
また、ここでいう転圧とは、撒き出し後に転圧機械等で締め固めることである。転圧機械は、転圧が可能な機械であれば良く、例えば、油圧ショベル、ブルドーザー、バックホウ、ロードローラー、タイヤローラー、ダンピングローラー、振動ローラー、振動コンパクター、ランマーが用いられればよい。
【００６８】
本発明を適用した地盤改良方法によれば、本発明を適用した地盤材料が用いられることで、想定を上回る地震動が発生した場合であっても、道路盛土が著しく変形することなく、破壊を抑制することが可能となる。
【００６９】
なお、本発明を適用した地盤改良方法では、本発明を適用した地盤材料を、道路盛土を施工する現場で混合してもよいし、工場等で予め混合した上で現場に搬入して施工しても良い。
【実施例】
【００７０】
比較例と本発明例における地盤材料について、公益社団法人地盤工学会が定めるＪＧＳ  ０５２２に基づき、圧密非排水三軸圧縮試験を行い、せん断強度を評価した。
【００７１】
表１は、圧密非排水三軸圧縮試験に用いた比較例と本発明例における地盤材料の配合を示す。
【００７２】
【表１】
2018184823.tif 000003
【００７３】
比較例１〜３、及び本発明例１〜８は、軟弱土として浚渫土を模擬した模擬浚渫土を用いた。模擬浚渫土は、ベントナイト（ボルクレイ／コロニー）と、関西ベントナイトと、標準砂（豊浦珪砂）とを、以下の表２に示す割合で混合して作製したものである。表３は、ベントナイト（ボルクレイ／コロニー）と、関西ベントナイトと、標準砂（豊浦珪砂）と、模擬浚渫土の物性値を示す。また、図１は、模擬浚渫土の粒径加積曲線を示すグラフであり、横軸に粒径をとり、縦軸に通過質量百分率をとって示す。なお、模擬浚渫土の粒径加積曲線は、ＪＩＳ  Ａ  １２０４（土の粒度試験方法）に基づいて、ふるい試験と、沈降分析試験とにより測定されたものである。模擬浚渫土は、通過質量百分率５０％の粒径を平均粒径としたとき、平均粒径が０．０１ｍｍであった。また、模擬浚渫土は、含水比１０３％のものを用いた。
【００７４】
【表２】
2018184823.tif 000004
【００７５】
【表３】
2018184823.tif 000005
【００７６】
比較例１〜３は、模擬浚渫土に、さらに普通ポルトランドセメントが地盤材料全体積に対して表１に示す割合でそれぞれ混合されるものである。
【００７７】
本発明例１は、模擬浚渫土と、粒状材として天然砕石とが含まれるものである。本発明例２〜４は、模擬浚渫土と、天然砕石とが含まれ、さらに普通ポルトランドセメントが地盤材料全体積に対して表１に示す割合でそれぞれ混合されるものである。本発明例５、６は、模擬浚渫土と、天然砕石とが含まれ、表１に示す粒径範囲の天然砕石を用いた。なお、本発明例１〜６は、天然砕石が地盤材料に対して、３０体積％混合されるものである。また、天然砕石の粒径範囲は、５ｍｍ超２５ｍｍ以下を表１中において５〜２５と表記し、０ｍｍ超５ｍｍ以下を表１中において０〜５と表記し、０ｍｍ超４０ｍｍ以下を表１中において０〜４０と表記する。
【００７８】
図２は、粒径範囲が０ｍｍ超４０ｍｍ以下の天然砕石の粒径加積曲線を示すグラフであり、横軸に粒径をとり、縦軸に通過質量百分率をとって示す。なお、粒径範囲が０ｍｍ超４０ｍｍ以下の天然砕石の粒径加積曲線は、ＪＩＳ  Ａ  １２０４（土の粒度試験方法）に基づいて、ふるい試験により測定されたものである。なお、粒径範囲が０ｍｍ超４０ｍｍ以下の天然砕石は、本発明例６に用いた。
【００７９】
また、図３は、粒径範囲が０ｍｍ超５ｍｍ以下の天然砕石と、粒径範囲が５ｍｍ超２５ｍｍ以下の天然砕石との粒径加積曲線を示すグラフであり、横軸に粒径をとり、縦軸に通過質量百分率をとって示す。なお、粒径範囲が０ｍｍ超５ｍｍ以下の天然砕石の粒径加積曲線は、図２で示した粒径範囲が０ｍｍ超４０ｍｍ以下の通過質量百分率の測定結果から、粒径範囲が０ｍｍ超５ｍｍ以下の測定結果を抽出して算出されたものである。また、粒径範囲が５ｍｍ超２５ｍｍ以下の天然砕石の粒径加積曲線は、粒径範囲が０ｍｍ超４０ｍｍ以下の通過質量百分率の測定結果から、粒径範囲が５ｍｍ超２５ｍｍ以下の測定結果を抽出して算出されたものである。なお、粒径範囲が０ｍｍ超５ｍｍ以下の天然砕石は、本発明例５に用い、粒径範囲が０ｍｍ超５ｍｍ以下の天然砕石は、本発明例１〜４に用いた。
【００８０】
天然砕石は、測定及び算出した粒径加積曲線における通過質量百分率５０％の粒径を平均粒径としたとき、粒径範囲が０ｍｍ超５ｍｍ以下の天然砕石の平均粒径は、１．７ｍｍであり、粒径範囲が５ｍｍ超２５ｍｍ以下の天然砕石の平均粒径は、９．０ｍｍであり、粒径範囲が０ｍｍ超４０ｍｍ以下の天然砕石の平均粒径は、１１．１ｍｍであった。
【００８１】
本発明例７、８は、模擬浚渫土と、粒状材として製鋼スラグが含まれるものであり、表１に示す粒径範囲の製鋼スラグを用いた。製鋼スラグの粒径範囲は、５ｍｍ超２５ｍｍ以下を表１中において５〜２５と表記し、０ｍｍ超６０ｍｍ以下を表１中において０〜６０と表記する。表４は、本発明例７、８に用いた製鋼スラグの成分を示す。なお、本発明例７は、製鋼スラグが地盤材料に対して、５０体積％混合され、本発明例８は、製鋼スラグが地盤材料に対して７０体積％混合されるものである。
【００８２】
【表４】
2018184823.tif 000006
【００８３】
図４は、粒径範囲が５ｍｍ超２５ｍｍ以下の製鋼スラグの粒径加積曲線を示すグラフであり、図５は、粒径範囲が０ｍｍ超６０ｍｍ以下の製鋼スラグの粒径加積曲線を示すグラフである。また、図４及び図５は、横軸に粒径をとり、縦軸に通過質量百分率をとって示す。図４及び図５に示す粒径加積曲線は、ＪＩＳ  Ａ  １２０４（土の粒度試験方法）に基づいて、ふるい試験により測定されたものである。製鋼スラグは、測定した粒径加積曲線における通過質量百分率５０％の粒径を平均粒径としたとき、粒径範囲が５ｍｍ超２５ｍｍ以下の製鋼スラグの平均粒径は、１３．３ｍｍであり、粒径範囲が０ｍｍ超６０ｍｍ以下の製鋼スラグの平均粒径は、８．５ｍｍであった。
【００８４】
図６は、圧密応力を２００ｋＮ／ｍ2としたときの地盤材料の圧密非排水三軸圧縮試験の結果を、横軸に軸ひずみをとり、縦軸に主応力差をとって示すグラフである。なお、図６（ａ）〜図６（ｃ）には、普通ポルトランドセメントを含有しない本発明例１の結果をそれぞれ示し、さらに図６（ａ）は、普通ポルトランドセメントを０．７体積％混合した本発明例２及び比較例１の結果を、図６（ｂ）は、普通ポルトランドセメントを１．１体積％混合した本発明例３及び比較例２の結果を、図６（ｃ）は、普通ポルトランドセメントを１．３体積％混合した本発明例４及び比較例３の結果を示す。
【００８５】
図６（ａ）に示すように、比較例１は、軸ひずみの増加に伴って主応力差が増加し、軸ひずみ２％付近で、軸ひずみの増加に対する主応力差の増加率（傾き）が小さくなりピークせん断強度となり、その後、軸ひずみの増加に伴って主応力差がわずかに減少した。このことから、比較例１は、模擬浚渫土とセメント硬化による粘着力に基づいてせん断強度が増加するものの、軸ひずみ２％付近で粘着力が低下したため、圧密非排水下においてせん断力が作用するもとで、ひずみ硬化の挙動を示さない。
【００８６】
これに対し、本発明例１は、軸ひずみの増加に伴って主応力差が増加し、軸ひずみ２％付近で、軸ひずみの増加に対する主応力差の増加率（傾き）が小さくなるものの、比較例１とは異なって、軸ひずみの増加に伴って主応力差が減少することなく増加し続けた。このことから、本発明例１は、模擬浚渫土自体が有する粘着力に基づいてせん断強度が増加し、軸ひずみ２％付近で粘着力は減少するが、模擬浚渫土と天然砕石とが含まれているため、せん断変形に対して天然砕石同士で摩擦抵抗（かみ合わせ抵抗）が作用する。このため、本発明例１は、地盤材料の内部摩擦角が大きくなり、圧密非排水下においてせん断力が作用するもとで、ひずみ硬化の挙動を示す。
【００８７】
即ち、本発明を適用した地盤材料は、模擬浚渫土と、天然砕石とが含まれることで、圧密非排水下においてせん断力が作用するもとで、ひずみ硬化の挙動を示すものとなるため、土構造物が著しく変形することなく、破壊を抑制することが可能となる。
【００８８】
本発明例２は、本発明例１と同様に、軸ひずみの増加に伴って主応力差が増加し、軸ひずみ２％付近で、軸ひずみの増加に対する主応力差の増加率（傾き）が小さくなるものの、比較例１とは異なって、軸ひずみの増加に伴って主応力差が減少することなく増加した。また、本発明例２の主応力差は、本発明例１の主応力差よりも大きくなった。これは、本発明例２は、本発明例１とは異なって、普通ポルトランドセメントが含まれるものであり、普通ポルトランドセメントが模擬浚渫土に含まれる水分と水和反応により硬化して粘着力が増加したため、せん断強度が本発明例１におけるせん断強度以上となるためである。
【００８９】
図６（ｂ）に示すように、比較例２は、軸ひずみの増加に伴って主応力差が増加し、軸ひずみ２％付近で、軸ひずみの増加に対する主応力差の増加率（傾き）が小さくなりピークせん断強度となり、その後、軸ひずみの増加に伴って主応力差が減少した。このことから、比較例２は、模擬浚渫土が有する粘着力と、普通ポルトランドセメントの水和反応による粘着力とに基づいてせん断強度が増加するものの、軸ひずみ２％付近で粘着力が低下したため、圧密非排水下においてせん断力が作用するもとで、ひずみ硬化の挙動を示さない。
【００９０】
これに対し、本発明例３は、軸ひずみの増加に伴って主応力差が増加し、軸ひずみ２％付近で、軸ひずみの増加に対する主応力差の増加率（傾き）が小さくなるものの、比較例２とは異なって、軸ひずみの増加に伴って主応力差が減少することなく増加し続けた。また、比較例２のピークせん断強度（軸ひずみ２％付近）において、本発明例３の主応力差は、比較例２の主応力差とほぼ同一となった。このことから、本発明例３は、模擬浚渫土が有する粘着力と、普通ポルトランドセメントの水和による粘着力とに基づいてせん断強度が増加し、模擬浚渫土と天然砕石とが含まれているため、せん断変形に対して天然砕石同士で摩擦抵抗（かみ合わせ抵抗）が作用する。その結果、本発明例３は、地盤材料の内部摩擦角が大きくなり、圧密非排水下においてせん断力が作用するもとで、ひずみ硬化の挙動を示す。
【００９１】
図６（ｃ）に示すように、比較例３は、軸ひずみの増加に伴って主応力差が増加し、軸ひずみ２％付近で、軸ひずみの増加に対する主応力差の増加率（傾き）が小さくなりピークせん断強度となり、その後、軸ひずみの増加に伴って主応力差が減少した。このことから、比較例３は、模擬浚渫土が有する粘着力と、普通ポルトランドセメントの水和による粘着力とに基づいてせん断強度が増加するものの、軸ひずみ２％付近で粘着力が低下したため、圧密非排水下においてせん断力が作用するもとで、ひずみ硬化の挙動を示さない。
【００９２】
これに対し、本発明例４は、軸ひずみの増加に伴って主応力差が増加し、軸ひずみ２％付近で、軸ひずみの増加に対する主応力差の増加率（傾き）が小さくなるものの、比較例３とは異なって、軸ひずみの増加に伴って主応力差が減少することなく増加し続けた。また、比較例３のピークせん断強度（軸ひずみ２％付近）において、本発明例４の主応力差は、比較例３の主応力差とほぼ同一となった。このことから、本発明例４は、模擬浚渫土が有する粘着力と、普通ポルトランドセメントの水和による粘着力とに基づいてせん断強度が増加し、模擬浚渫土と天然砕石とが含まれているため、せん断変形に対して天然砕石同士で摩擦抵抗（かみ合わせ抵抗）が作用する。その結果、本発明例４は、地盤材料の内部摩擦角が大きくなり、圧密非排水下においてせん断力が作用するもとで、ひずみ硬化の挙動を示す。
【００９３】
また、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すように、本発明例２、本発明例３、及び本発明例４を比較した場合、普通ポルトランドセメントの含有量が多くなるにつれて、ピークせん断強度におけるせん断強度が増加したことが確認される。これは、普通ポルトランドセメントの含有量を多くなるにつれて、普通ポルトランドセメントの水和による粘着力を増加させる効果がより大きくなるためである。
【００９４】
図７は、模擬浚渫土に混合した天然砕石の粒径範囲を異ならせた地盤材料の圧密非排水三軸圧縮試験の結果を示すグラフである。図７（ａ）は、圧密応力を５０ｋＮ／ｍ2としたときの結果を、図７（ｂ）は、圧密応力を１００ｋＮ／ｍ2としたときの結果を、図７（ｃ）は、圧密応力を２００ｋＮ／ｍ2としたときの結果を示す。
【００９５】
本発明例１、本発明例５、及び本発明例６は、何れの圧密応力下においても、軸ひずみの増加に伴って主応力差が増加し、軸ひずみ２％付近で、軸ひずみの増加に対する主応力差の増加率（傾き）が小さくなった。このことから、本発明例５、及び本発明例６は、本発明例１と同様に、模擬浚渫土自体が有する粘着力に基づいてせん断強度が増加し、模擬浚渫土と天然砕石とが含まれているため、せん断変形に対して天然砕石同士で摩擦抵抗（かみ合わせ抵抗）が作用する。その結果、本発明例５、及び本発明例６は、内部摩擦角が大きくなり、圧密非排水下においてせん断力が作用するもとで、ひずみ硬化の挙動を示す。
【００９６】
また、本発明例１、本発明例５、及び本発明例６は、同一の圧密応力で比較した場合、模擬浚渫土に混合する天然砕石の最大粒径を大きくするにつれて、主応力差が大きくなることが確認された。このことから、本発明例１、本発明例５、及び本発明例６は、何れもせん断変形に対して天然砕石同士で摩擦抵抗（かみ合わせ抵抗）が作用し、特に模擬浚渫土に混合する天然砕石の最大粒径を大きくするにつれて、地盤材料の内部摩擦角がより大きくなるため、ひずみ硬化の挙動を示す効果もより大きくなる。
【００９７】
また、本発明例１、本発明例５、及び本発明例６は、同一の天然砕石の粒径範囲で比較した場合、圧密応力を大きくするにつれて、主応力差も増加することが確認される。このことから、圧密応力を大きくするにつれて、せん断強度が増加することとなる。
【００９８】
図８は、圧密応力を２００ｋＮ／ｍ2としたときの地盤材料の圧密非排水三軸圧縮試験の結果を、横軸に軸ひずみをとり、縦軸に主応力差をとって示すグラフである。図８には、比較例１〜３、本発明例７、８の結果を示す。
【００９９】
本発明例７、８は、軸ひずみ１５％程度まで軸ひずみの増加に伴って主応力差が増加し続けた。このことから、本発明例７、８は、模擬浚渫土が有する粘着力に基づいてせん断強度が増加し、模擬浚渫土と製鋼スラグとが含まれているため、せん断変形に対して製鋼スラグ同士で摩擦抵抗（かみ合わせ抵抗）が作用する。このため、本発明例７、８は、地盤材料の内部摩擦角が大きくなり、圧密非排水下においてせん断力が作用するもとで、ひずみ硬化の挙動を示す。
【０１００】
また、本発明例７では、主応力差が８００（ｋＮ／ｍｍ2）を超え、本発明例８では、主応力差が１０００（ｋＮ／ｍｍ2）を超え、比較例１〜３の主応力差を上回る結果となった。このことから、本発明例７、８は、粒状体として製鋼スラグが用いられることにより、模擬浚渫土と製鋼スラグの固化反応により硬化性を有するものとなるため、せん断強度が増加することとなる。その結果、本発明を適用した地盤材料は、想定を上回る地震動が発生した場合であっても、土構造物が著しく変形することなく、破壊を抑制する効果をより発揮することが可能となる。
【０１０１】
また、本発明例８の主応力差が、本発明例７の主応力差よりも大きくなる。このことから、本発明例８は、最大粒径が５０ｍｍ超であることにより、せん断変形に対する粒状材同士の摩擦抵抗（かみ合わせ抵抗）が、より強く作用するものとなる。このため、本発明を適用した地盤材料は、粒状材の最大粒径を大きくするにつれて、圧密非排水下においてせん断力が作用するもとで、ひずみ硬化の挙動をより顕著に示すものとなる。その結果、本発明を適用した地盤材料は、想定を上回る地震動が発生した場合であっても、土構造物が著しく変形することなく、破壊を抑制する効果をより発揮することが可能となる。
【０１０２】
次に、本発明を適用した地盤材料を用いた盛土において、地震動に対する滑動量の検討を行った。
【０１０３】
滑動量の検討は、修正ニューマーク法に基づいて行った。修正ニューマーク法における滑動量の検討には、盛土におけるピークせん断強度と、残留せん断強度とが用いられ、これらのせん断強度は、地盤材料の粘着力と、地盤材料の内部摩擦角とで評価される。表４は、滑動量の検討に用いた地盤材料の粘着力と、地盤材料の内部摩擦角とを示す。また、検討する盛土は、図９に示すように、幅を４０ｍとし、高さを１５ｍとし、法面勾配を１：１．８とし、地下水位を盛土の天端から２ｍ下方とした。入力する地震動は、新公益社団法人  日本道路協会HPから「道路橋の耐震設計における動的解析に用いる加速度波形（Ｈ２４年版対応）」から選定した。検討する盛土の高さは１５ｍであることから地盤種別がII種地盤とみなせるため、レベル２地震動のタイプII地震動として、呼び名II−II−１
波形を入力する地震動に用いた。
【０１０４】
【表５】
2018184823.tif 000007
【０１０５】
表５に示すように、本発明例９においては、ピークせん断強度と、残留せん断強度として、粘着力をそれぞれ３７．６ｋＮ／ｍ2とし、内部摩擦角φをそれぞれ１２．０度とした。これは、地震動が盛土の降伏震度に達した際に、粘着力が低下することなく、維持し、ひずみ硬化の挙動を示すことを意味している。一方、比較例４においては、ピークせん断強度として、粘着力を５６．９ｋＮ／ｍ2とし、内部摩擦角φを１２．０度とし、残留せん断強度として、粘着力を１８．８ｋＮ／ｍ2とし、内部摩擦角φを１２．０度とした。これは、地震動が盛土の降伏震度に達した際に、粘着力が低下してせん断強度が低下し、ひずみ硬化の挙動を示さないことを意味している。また、ピ−クせん断強度における粘着力は、本発明例９を比較例４よりも低く設定し、残留せん断強度における粘着力は、本発明例９を比較例４よりも高く設定した。
【０１０６】
図１０（ａ）は、地震動を入力してからの時間に対応する地震動の加速度を示すグラフであり、図１０（ｂ）は、地震動を入力してからの時間に対応する本発明例７における盛土の滑動量を示すグラフであり、図１０（ｃ）は、地震動を入力してからの時間に対応する比較例４における盛土の滑動量を示すグラフである。また、表６は、本発明例９と比較例４との地盤材料を用いた盛土において、地震動に対する滑動量の結果を示す。
【０１０７】
【表６】
2018184823.tif 000008
【０１０８】
図１０及び表６に示すように、本発明例９においては、滑動量が０．９２ｍであったのに対し、比較例４においては、滑動量が１０ｍ以上であり、地震動による盛土の滑動量が大きく減少した。このように本発明を適用した地盤材料は、想定を上回る地震動が発生した場合であっても、盛土が著しく変形することなく、破壊を抑制することが可能となる。
【０１０９】
また、本発明を適用した地盤材料を用いた他の盛土において、地震動に対する変位量の検討を行った。
【０１１０】
この変位量の検討に際しては、先ず圧密非排水三軸圧縮試験を行い、この結果から修正Ｈａｒｄｉｎ−Ｄｒｎｅｖｉｃｈモデル（以下、修正Ｈ−Ｄモデルという）に基づいてモデルの盛土のせん断力τとせん断ひずみγの関係における骨格曲線と履歴曲線、および等価減衰定数のひずみ依存性を設定した。そして、モデルの盛土に対して地震動を入力することで、地震動に対する変位量の検討を行った。
【０１１１】
先ず、図１１（ａ）に、圧密応力を１００ｋＮ／ｍ2としたときの比較例５と本発明例１０の圧密非排水三軸圧縮試験を結果を示す。比較例５は、模擬浚渫土にセメントを全重量に対して２質量％の割合で混合したものである。本発明例１０は、模擬浚渫土に製鋼スラグを全体積に対して５０体積％の割合で混合したものである。なお、製鋼スラグの粒径範囲は、０ｍｍ超２５ｍｍ以下のものを用いた。
【０１１２】
図１１（ａ）に示すように、比較例５は、軸ひずみ２％付近で降伏して主応力差が低下したため、圧密非排水下においてせん断力が作用するもとで、ひずみ硬化の挙動を示さないものとなった。また、本発明例１０は、軸ひずみの増加に伴って増加し続けたため、圧密非排水下においてせん断力が作用するもとで、ひずみ硬化の挙動を示すものとなった。また、比較例５が降伏する前においては、比較例５の主応力差が本発明例１０の主応力差よりも大きく、比較例５が降伏した後においては、比較例５の主応力差が本発明例１０の主応力差よりも小さくなった。
【０１１３】
次に、図１１（ｂ）は、比較例６と本発明例１１のせん断強度τとせん断ひずみγの関係を示す。
【０１１４】
図１１（ｂ）に示す比較例６と本発明例１１のせん断強度τとせん断ひずみγの関係を設定するのに際しては、上述した図１１（ａ）の比較例５と本発明例１０の結果を模擬する。具体的には、比較例６における降伏前（せん断ひずみ０％近傍）の初期剛性が本発明例１１よりも大きく設定され、また比較例６の降伏後（せん断ひずみ０．１％近傍）のせん断強度）が本発明例１１よりも低く設定されるように、比較例６と本発明例１１のそれぞれの基準ひずみγrと、初期剛性Ｇ0と、粘着力ｃとを設定した。これにより、比較例６は、ひずみ硬化の挙動を示さない比較例５を模擬した盛土とし、本発明例１１は、ひずみ硬化の挙動を示す本発明例１０を模擬した盛土とした。
【０１１５】
ここで、修正Ｈ−Ｄモデルでは、せん断強度τとせん断ひずみγとの関係が以下の数式（１）を満たし、等価減衰定数ｈが以下の数式（２）を満たす。
【０１１６】
【数１】
2018184823.tif 000009
ここで、γrは基準ひずみ、Ｇ0は初期剛性、ｃは粘着力である。
【０１１７】
【数２】
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ここで、ｈmaxは最大減衰定数、γmはＭａｓｓｉｎｇ則により定義された履歴曲線のカーブの折返し点におけるせん断ひずみである。
【０１１８】
表７は、比較例６と本発明例１１の基準ひずみγrと、最大減衰定数ｈmaxと、初期剛性Ｇ0と、粘着力ｃとを示す。
【０１１９】
【表７】
2018184823.tif 000011
【０１２０】
そして、比較例６と本発明例１１の盛土は、図１２に示すように、幅を４０ｍ、高さを１０ｍの断面台形状の盛土とし、変位の測定点Ａは、図１２に示す断面台形状の盛土の天端の頂点とした。入力する地震動は、２０１１年３月１１日に岩手県大船渡市大船渡町にて観測された地震動のデータを用いた。
【０１２１】
図１３（ａ）は、地震動を入力してからの時間に対応する地震動の加速度を示すグラフであり、図１３（ｂ）は、地震動を入力してからの時間に対応する比較例６における盛土の変位量を示すグラフであり、図１３（ｃ）は、地震動を入力してからの時間に対応する本発明例１１における盛土の変位量を示すグラフである。また、表８は、比較例６と本発明例１１の盛土において、地震動に対する変位量の結果を示す。
【０１２２】
【表８】
2018184823.tif 000012
【０１２３】
図１３及び表８に示すように、比較例６においては、崩壊したのに対し、本発明例１１においては、残留変位量が２０ｍｍであり、本発明例１１では地震動による盛土の変位量が大きく減少した。このように本発明を適用した地盤材料は、想定を上回る地震動が発生した場合であっても、盛土が著しく変形することなく、破壊を抑制することが可能となる。
【０１２４】
以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、上述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。
【図１】
2018184823.tif 000013
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018184823.tif 000019
【図８】
2018184823.tif 000020
【図９】
2018184823.tif 000021
【図１０】
2018184823.tif 000022
【図１１】
2018184823.tif 000023
【図１２】
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【図１３】
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