(57)【要約】【課題】法面の小段を雪崩予防等に兼用する場合の小段幅、又は雪崩予防柵で形成される小段幅の算定について、斜面の摩擦係数や斜面勾配、斜面積雪層の荷重圏の範囲を設定し正確に算定できるようにする。【解決手段】斜面の積雪層は積雪層底面の地熱融雪や積雪層の圧密沈下と重力作用により常時流下して変形し小段等には斜面雪圧が発生しており、小段幅が狭い場合には小段幅に堆積した積雪層が押出され崩落している。この小段の積雪層の崩落を防止するために斜面雪圧Ｐに見合う小段幅に堆積する積雪重量を確保し雪圧抵抗力Ｐａで抵抗するものとして小段幅Ｌａを算定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
法面上の斜面雪圧により小段幅を設定する算定方法であって、積雪深さをＨとしたとき、法面と小段の交点Ａを境とする法面Ｌ区間と小段幅Ｌａ区間に区分し積雪重量による荷重圏の影響範囲を設定し、それぞれの法面の摩擦係数と斜面勾配により、法面の雪圧Ｐと小段の雪圧抵抗力Ｐａを算出し、小段の積雪層が谷側方向に押出され崩落するのを防止するための小段幅の算定方法。
【請求項２】
請求項１において既設の小段幅Ｌａが積雪深さＨ、斜面勾配θにより算出し斜面雪圧がＰ＞Ｐａとなった場合に、小段幅Ｌａの拡幅を図るための小段幅Ｌｂの算定方法。
【請求項３】
請求項２の算定方法により算出した小段幅Ｌｂを、雪崩予防柵と基礎工、及びアンカーを組合せにより確保し、積雪層の崩落を防止する雪崩予防施設。
【請求項４】
請求項２の算定方法により算出した小段幅Ｌｂを、擁護壁により確保し積雪層の崩落を防止する雪崩予防施設。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  積雪地方の法面の雪崩予防を図るため小段幅等を確保する算定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  積雪地方の斜面の積雪層は、図１のように地熱による積雪層底面の融雪や積雪層の圧密沈下、及び重力作用により常時谷側に移動（斜面積雪層のクリープ現象）し斜面積雪層の表面の等厚線１が変形し積雪層表面２に変化し、斜面雪圧Ｐが発生している。このような要因により平場の小段幅Ｌａ区間等に堆積している積雪層を押出し雪庇３が発生し崩落して斜面の雪崩の要因につながっている。【０００２】  積雪地方の法面等の小段は、法面の土質や法面直高さ、施設の管理等により標準として１．５ｍで設定されている。このような法面の小段幅は法面に堆積する積雪層の崩壊を防止して雪崩抑止につながっているが、明確な因果関係が解明されていない状況で、現在は下記の様な方法で小段幅を設定してきている。
▲１▼  小段幅Ｌ＝０．８ｈ方式・・・・ｈ＝設計積雪深採用
▲２▼  最大積雪深方式  ・・・・  ３０年再現確立最大積雪深採用
▲３▼  道路の全層雪崩対策における防雪小段幅の検討方式・・・「１９９６〜１９９８・（社団法人・雪センター資料・法面の直高等を考慮）」
しかし何れも積雪深さＨを主体にした小段幅Ｌａの設定方法であり、斜面積雪層の滑りを大きく左右する法面の地表面の摩擦係数等や斜面雪圧を考慮しておらず、合理的な設定方法ではなかった。【０００３】  斜面雪圧の主な算出方法としてはスイス方式や特許文献１が挙げられるが下記内容により本発明とは異なっている。
（１）スイス方式による斜面雪圧ＳＮは下式で現されているが、斜面勾配が平場に近い小段幅に堆積している積雪層による雪圧抵抗力等を算出することは困難である。また斜面積雪層は変形しないものとして等厚で考えていることから、斜面積雪圧等による柵頭部に形成された雪庇の崩落等は考えていない。
ＳＮ＝Ｈ２／２・Ｋ・Ｎ
Ｓ・・斜面雪圧
Ｋ・・クリープ係数（Ｋ／ｓｉｎ２θ）斜面勾配が小さい場合算定困難
Ｎ・・グライド係数
（２）［特許文献１］
「斜面上の突起体に作用する斜面雪圧による雪荷重の算定方法」は斜面上に設置された斜面積雪層に埋没した杭等に作用する斜面雪圧の算定方法であり、法面の斜面雪圧Ｐと小段幅に堆積した積雪層による雪圧抵抗力Ｐａを面的に捉えて両方の雪圧の均衡を確認し小段幅を設定する算出方法には適用が困難である。
【特許文献１】  特許第４３５８８９３号
【０００４】  これまでの雪崩予防柵４の設置位置は一般的に図２の様に、基礎工５の安全性を確保するため、小段の山側に設定しており、小段幅Ｌａの積雪重量Ｗａで対応できる雪圧抵抗力Ｐａの活用が無効になっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  斜面上の小段等で斜面積雪層の雪崩を抑止する効果の程は、小段幅や積雪深さ、雪質、斜面勾配、方位等の現場条件により大きく左右されるものであるが、図３において斜面雪圧力Ｐ、小段の雪圧抵抗力Ｐａを算出し雪圧の均衡状況により小段幅Ｌａを合理的に算定して調整し、小段幅に堆積した積雪層の崩落を防止する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  斜面の積雪層は降雪期の密度が小さく柔らかい雪質が、時間の経過とともに締め固まり雪塊状態となる。図３により概略を説明すると積雪層の滑り程度は斜面勾配θと積雪底面の地表の凹凸状況等（摩擦係数μ）により大きく左右され、法面の斜面雪圧力Ｐが小段幅の平場Ｌａ区間の積雪層を谷側に押出し崩落することは、小段の積雪層による雪圧抵抗力Ｐａ大きさが原因となる。なお、両方の雪圧は斜面勾配θや摩擦係数μにより大きく左右されることとなるが、算出方法の標準化を考慮し斜面上の斜面積雪圧Ｐに及ぼす荷重圏の範囲をＬとし設定（Ｌ＝１．５Ｈ〜２．０Ｈ積雪層の密度で調整）、小段の雪圧抵抗力Ｐａに及ぼす荷重圏の範囲をＬａとして設定する。また摩擦係数μは１．０以内の係数として法面の凹凸状況により判断し斜面延長方向１ｍ当たりのＰ、Ｐａを算出して雪圧の均衡状況を確認し小段幅Ｌａを算出する。
【発明の効果】
【０００７】  積雪地方の斜面の小段は雪崩抑止施設に兼用されているが斜面積雪層の滑り状況と小段による抑止効果が斜面勾配θや摩擦係数μ等により大きく左右されていることが判明したことにより、斜面雪圧力Ｐ、小段の雪圧抵抗力Ｐａを算出し雪圧の均衡状況を確認して小段幅Ｌａを合理的に算出し、小段の積雪層が谷側に押出され崩落することを防止することが可能となった。図３の様に斜面の断面計画等に当たっては当初より積雪深さや斜面勾配θ、斜面の摩擦係数μにより小段幅Ｌａの算出を図って計画を図ることが可能となった。【０００８】  また図４や図８の様に既設の小段幅Ｌａが不足している場合には雪崩予防柵４や張出工７等により小段幅の拡幅Ｌｂを図り、全体の目標小段幅Ｌｃを合理的に設定することが可能となった。さらには図５の様にこれまでは斜面積雪層Ｈにより雪崩予防柵４の高さｈ３を設定している。本発明により法面の積雪層の荷重圏の影響範囲Ｌを設定し小段幅ＬａやＬｂによりＬｃを確認して、合理的に雪崩予防柵４の高さｈ３の算出が可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】  以下、本発明の実施の形態を図３〜図８に基づいて説明する。【００１０】  図３は新たに法面計画を図る場所の法面の小段幅Ｌａの算出方法である。
なお積雪深さＨについては法尻Ａ点を境に積雪層の盛上がり現象が発生し大きくなるが法面も小段部分も盛上がることから相殺するものとして、現場条件を仮定し等厚の積雪深さＨで算出する。また摩擦係数μについては摩擦係数の大きい現場では積雪層の剪断強度（０．１〜０．５ｔ／ｍ２）を参考に設定する。
（１）斜面雪圧力Ｐの算出
斜面積雪深さＨ＝２．０ｍ、  斜面勾配θ＝４０度、摩擦係数μ＝０．２５、荷重圏の範囲（ｍ）Ｌ１＝Ｌｃｏｓθ（Ｌ＝１．５Ｈ）  積雪層の単位重量（密度）σ＝０．３５、荷重圏の範囲の積雪重量（ｔ／ｍ）  Ｗ＝Ｌ１・Ｈ・σ
斜面雪圧Ｐ＝Ｗ（ｓｉｎθ−μ・ｃｏｓθ）＝０．７２６（ｔ／ｍ）
（２）小段幅Ｌａの算出
積雪深さＨ＝２．０ｍ、  斜面勾配θ１＝０度、摩擦係数μａ＝０．３５（排水溝等考慮）、積雪層の単位重量（密度）σ＝０．３５、小段幅Ｌａの積雪重量（ｔ／ｍ）  Ｗａ＝Ｌａ・Ｈ・σ
小段幅の雪圧抵抗力（ｔ／ｍ）はＰ＜Ｐａとして算出  Ｐａ＞０．７２６（ｔ／ｍ）
Ｐａ＝Ｗａ（ｓｉｎθ１−μａ・ｃｏｓθ１）＝０．７２６（ｔ／ｍ）より  Ｌａ＝２．９６ｍ
以上の算出により小段幅を（Ｌａ≒３．０ｍ）に設定して法面の雪崩対策を図る。【００１１】  図４は既設の小段幅Ｌａ（Ｌａ＝１．５ｍと仮定）が狭いことから斜面雪圧Ｐによる押出が発生し雪庇の崩落が懸念されることから、雪崩予防柵４によりＬｂの拡幅を算出し、全体の小段幅Ｌｃを形成して雪崩抑止を図る計画断面図である。
（１）拡幅小段幅Ｌｂ、及び雪圧抵抗力Ｐｂの算出
現場条件を前記で説明した図３と同様とすると雪圧関係は（Ｐａ＋Ｐｂ＝０．７２６ｔ／ｍ）小段幅関係は（Ｌｃ＝Ｌａ＋Ｌｂ＝３．０ｍ）となる。
拡幅小段幅Ｌｂ＝Ｌｃ−Ｌａ＝１．５ｍ  （既設の小段幅Ｌａ「Ｌａ＝１．５ｍと仮定」）
雪圧抵抗力Ｐｂ＝０．７２６／Ｌｃ・Ｌｂ＝０．３６３（ｔ／ｍ）
（２）アンカーの引張力Ｔｂの算出
次に雪崩予防柵４等に作用する雪圧等に対する応力の算出については下記に述べる。図４において法面の小段幅（Ｌｂ＝１．５ｍ）とすることから、雪崩予防柵４の基礎工５には（Ｗｂ＝Ｌｂ区間の積雪重量）と（雪圧抵抗力Ｐｂによる側圧Ｓが作用）し、基礎工５を通じてアンカー６にはアンカー引張力Ｔｂが発生することになる。アンカー引張力Ｔｂの算出には下式により摩擦抵抗力Ｒと設計アンカー力Ｔｂを算出し雪崩予防柵４の安全性を確保することが出来る。このような雪崩予防柵４と基礎工５、及びアンカー工６の組み合わせた断面構造の算出資料として下記を明示する。なお設計に当たっては斜面雪圧等は１ｍ当たりで算出していることからアンカーの間隔によりアンカー力Ｔｂが変動する。
Ｒ＞Ｓ  Ｓ＝（Ｐｂ・ｃｏｓθ）＋（Ｗｂ＋ＰＣＦＷ）・ｓｉｎθ
Ｐｂ＝Ｗｂ（ｓｉｎθ−μｃｏｓθ）
Ｒ＝μ１・（Ｓ・ｃｏｓθ・Ｔｂ）
ここで
Ｓ：雪崩予防柵４に作用する側圧
μ１：地盤と基礎工の摩擦係数  μ１＝ｔａｎφ
φ：斜面の土砂の内部摩擦角
θ：斜面勾配
ＰＣＦＷ：法枠基礎の自重
Ｔｂ：設計アンカー力（斜面垂直方向の設計アンカー力）【００１２】  図５は法面に小段等が無く、雪崩予防柵４を独自に計画する断面図である。これまでは等厚の積雪深さＨを主体に雪崩予防柵４の高さｈ３を設定してきたが柵頭部に図２に明示のような雪庇３等が発生し崩落の危険があることから、斜面雪圧Ｐを算出して小段幅Ｌｂを算出し対応する必要がある。なお雪崩予防柵４を独自に計画する場合には、図４と同様の斜面勾配や摩擦係数でも図４のｈ２と比較した場合、ｈ２＜ｈ３  となり、小段と雪崩予防柵４を合わせた一体的な断面構造が経済的で効果が大きい。【００１３】  図６は小段と雪崩予防柵４を合わせて計画した法面の全体の横断図である。図７は本発明を具体化するための雪崩予防柵４の正面図で、斜面下から見た連続した雪崩予防柵４を現していろ。なお雪崩予防柵４の形状は現場の落石等や柵と柵の間の積雪層の中抜け現象を考慮し連続性で明示しているが、雪崩予防柵４の設置箇所の法面状況により柵の長さが４ｍ〜６ｍ程度の単体でもよい。また中間部のワイヤーロープ等は鋼材でもよく金網は現場の落石状況等により設置するものである。
また図８においても本発明を具体化するための擁護壁等による張出により小段幅の拡幅を図った断面構造図である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】道路法面小段の雪崩発生状況の横断面図。
【図２】雪崩予防柵が小段山側直近に設置していることから小段の積雪層重量による雪圧抵抗力Ｐａが活用されていない状況を現した拡大断面図。
【図３】本発明による小段幅を算出する場合の拡大断面図。
【図４】本発明の考え方により小段下に雪崩予防柵を設置して小段幅の有効活用を図った状態の拡大断面図。
【図５】雪崩予防柵のみで雪崩対策を図る場合の小段幅を算出する拡大断面図。
【図６】小段を活用し雪崩予防柵と組合わせ雪崩対策を図った全体の横断図。
【図７】本発明により具体的に表した雪崩予防柵の法面下から見た正面図。
【図８】本発明により具体的に表した小段の拡幅工法の一例。
【符号の説明】
【００１５】１・・・・斜面に等厚に降雪が降積もった場合を仮定した積雪層の表面
２・・・・斜面積雪層が地熱融雪や圧密沈下により変形した状態を表した積雪層の表面
３・・・・崩落の危険を有する雪庇等
４・・・・雪崩予防柵。
４▲１▼・・・鋼材から成る同柵の支柱
４▲２▼・・・鋼材から成る同柵の笠木
４▲３▼・・・ワイヤーロープや鋼材から成る同柵の横材
４▲４▼・・・同柵のメッシュ
４▲５▼・・・同柵の控材
５・・・・同柵の基礎工
６・・・・同柵のアンカー
７・・・・擁護壁
７▲１▼・・・盛土等
Ａ・・・・法尻と小段平場との交点
Ｄ・・・・道路幅
Ｈ・・・・斜面に等厚に降雪が降積もった場合を仮定した積雪深さ
Ｈ１・・・柵高さの余裕高さ
ｈ１・・・雪崩予防柵を小段の山側直近に設置している場合の柵高さ
ｈ２・・・雪崩抑止柵を小段谷側直近に設置した場合の柵高さ
ｈ３・・・雪崩抑止柵を単独で設置した場合の柵高さ
Ｌ・・・・法面における交点Ａからの斜面雪圧Ｐの荷重圏の影響範囲
Ｌ１・・・Ｌを斜面補正し水平にした場合の荷重圏の影響範囲
Ｌａ・・・小段幅
Ｌｂ・・・雪崩予防柵等により形成される小段幅
Ｌｃ・・・小段幅ＬａとＬｂを合成した小段幅
Ｐ・・・・Ｌ区間の斜面雪圧
Ｐａ・・・小段幅Ｌａ区間の雪圧抵抗力
Ｐｂ・・・雪崩予防柵等によるＬｂ区間の雪圧抵抗力
Ｒ・・・・基礎工が必要とする抵抗剪断力
Ｓ・・・・雪崩予防柵より基礎工に伝達する雪圧
Ｔｂ・・・剪断力Ｒを確保するためのアンカーの引張力
θ・・・・斜面勾配
【図１】
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【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】
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【図８】
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