(57)【要約】【課題】掘削に伴う地盤の非線形性を考慮した地盤ばねを簡易にかつ精度良く設定し得る有効適切な地盤ばね設定方法を提供する。【解決手段】掘削に伴う地盤の非線形性を考慮した地盤ばねを設定するに際し、変位−側圧関係における掘削側の接線地盤ばねkht(y)を、地盤調査結果から決定される初期地盤ばねkh0と掘削側の極限側圧pmax,1を漸近線とする双曲線として表現して地盤ばねを設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削に伴う地盤の非線形性を考慮した地盤ばね設定方法であって、
変位−側圧関係における掘削側の接線地盤ばねkht(y)を、地盤調査結果から決定される初期地盤ばねkh0と掘削側の極限側圧pmax,1を漸近線とする双曲線として表現して、次式により設定することを特徴とする地盤ばね設定方法。
【数１】
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【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は山留め壁の設計法に関連し、特に掘削に伴う地盤の非線形性を考慮した地盤ばね設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、山留め壁の変形を算定する際には梁・ばねモデルが一般的に用いられている。このモデルは山留め壁を弾性梁として背面側に外力、掘削側に水平地盤反力を仮定している。掘削側の水平地盤反力は各深度毎の地盤ばねにより算出される。これらの設定の際には、たとえば非特許文献１〜３の手法が用いられる。
その場合、山留め挙動を正確にシミュレーションするためには、地盤ばねを適切に設定することが重要な問題である。
【０００３】
地盤ばねの設定方法としては、図４（ａ）に示すように地盤を弾性域と塑性域に分けたバイリニア型として弾性域の地盤ばねを一定とする方法（非特許文献１参照）が従来一般的であるが、これは地盤の非線形性を全く考慮していないことから実現象を説明できない場合が多い。
そのため、山留め壁の実測値に基づいた地盤ばね設定方法の研究として、たとえば図４（ｂ）に示すように各根切り段階で地盤ばねを低減させる方法（非特許文献２参照）や、図４（ｃ）に示すようにG/GO〜γ関係に基づき地盤ばねを低減させる方法（非特許文献３参照）などが報告されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】日本建築学会、山留め設計施工指針、2002.2
【非特許文献２】元井康雄、両面ばね法による山留め設計定数の評価、日本建築学会構造系論文集、Vol.74、No.641、pp.1345-1351、2009
【非特許文献３】寺田邦雄、根切り工事における地盤のリバウンドと山留め壁の変形解析、土と基礎、Vol.53、No.7、pp.14-16、2005
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、非特許文献２、３に示される設定方法も、掘削時の山留め変形に伴う地盤ばねを一定としている点、掘削進行に伴う各地盤物性値の設定方法が明確でない点、有効応力の変化を考慮しているものの掘削段階にかかわらず同じ有効応力下でのG/GO〜γ関係を用いている点などで問題があり、現時点では非線形性を考慮した有効適切な地盤ばね設定方法は確立されていないのが実状である。
【０００６】
上記事情に鑑み、本発明は掘削に伴う地盤の非線形性を考慮した地盤ばねを簡易にかつ精度良く設定し得る有効適切な地盤ばね設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】
【０００７】
本発明は掘削に伴う地盤の非線形性を考慮した地盤ばね設定方法であって、変位−側圧関係における掘削側の接線地盤ばねkht(y)を、地盤調査結果から決定される初期地盤ばね
kh0と掘削側の極限側圧pmax,1を漸近線とする双曲線として表現して、次式により設定することを特徴とする。
【０００８】
【数１】
2011252317.tif 000003
【発明の効果】
【０００９】
本発明よれば、梁・ばねモデルにおける掘削段階および地盤の非線形性を考慮した地盤ばねを、簡易にかつ実現象を精度良く説明し得るものとして適切に設定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の地盤ばね設定方法についての説明図である。
【図２】本発明を適用したシミュレーションの概要を示す図である。
【図３】同、解析結果を示す図である。
【図４】従来の地盤ばね設定手法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の地盤ばね設定方法の実施形態について詳細に説明する。
山留め壁の挙動の評価に用いられる梁・ばねモデルの基本方程式は次式で表される。
【００１２】
【数２】
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【００１３】
上式において掘削側の水平地盤反力Phは、掘削側の側圧と平衡側圧の差、背面側の外力wは背面側の側圧と平衡側圧の差である。
【００１４】
図１に山留め壁変位と掘削側側圧の関係を示す。なお、本実施形態では背面側側圧の減少は考慮しない。
根切り開始時から一次掘削後まで（図中に経路ａ→ｃとして示す）の、根切りに伴う掘削側の側圧の変化は次式で表すことができる。
【００１５】
【数３】
2011252317.tif 000005
【００１６】
図１における経路ａ→ｃは、経路ａ→ｂと経路ｂ→ｃに分割することができ、上式の右辺第２項が経路ａ→ｂに対応し、第３項は経路ｂ→ｃに対応する。
ここで、掘削側の接線地盤ばねkht(y）＝const.とすると図４（ａ）に示したバイリニア型の場合と一致する。
しかし、掘削および躯体構築による鉛直方向の地盤剛性の低下と同様に、水平方向においても土被り圧減少および地盤ひずみ増加による地盤剛性の低下が起こると考えられることから、掘削側の接線地盤ばねには非線形性を表現可能な関数が与えられるべきである。
【００１７】
そこで、本発明では変位−側圧関係における掘削側の接線地盤ばねkht(y)を双曲線で表現できるものとして、上記の経路ｂ→ｃにおける掘削側の接線地盤ばねkht(y)を次式で表す。
【００１８】
【数４】
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【００１９】
この双曲線は、初期地盤ばねkh0を地盤調査結果から決定し、掘削側の極限側圧pmax,1を漸近線とするものである。
なお、0.001％程度以下の微小ひずみレベルでの弾性変形の剛性は、ＰＳ検層によって得られたせん断波速度Vsにより決定することができ、そのことから初期地盤ばねkh0は次式で表すことができる。
【００２０】
【数５】
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【００２１】
なお、支保工プレロードの経路は、掘削後の割線地盤ばねが保持されるものとして経路ｃ→ｄとする。２次掘削開始時の初期地盤ばねは、１次掘削後の割線地盤ばねと同じとする。これにより、各根切り段階において、地中の応力およびひずみ変化を考慮した地盤ばねを評価できる。
【００２２】
実際の現場での掘削に際して本発明を適用してシミュレーションを行った結果を示す。図２に根切り山留め工事の概要と、地盤概要および解析概要を示す。
【００２３】
本シミュレーションでは、地盤物性値は地盤調査結果に基づき決定した。砂層の内部摩擦角φはＮ値から大崎の式を用いて求めた。
原地盤のせん断波速度VsはＰＳ検層により評価した。バットレス型地盤改良のせん断波速度Vsは、原位置のコアの一軸圧縮強度に基づき、原位置土のVs−Qu関係から評価した。
掘削側の地盤はバットレス型地盤改良を有するため、複合地盤としての地盤ばねを評価する必要がある。原地盤および地盤改良のVsからそれぞれの初期地盤ばねを求め、原地盤に対する地盤改良の面積改良率ａ（本例ではａ＝20%とした）に基づき、複合地盤としての初期地盤ばねを評価した。
背面側の側圧および掘削側の極限側圧はランキン・レザール式により算出した。
背面側の間隙水圧は実測結果に基づき、根切り進行にかかわらずGL−1mからの静水圧分布とした。掘削側の間隙水圧は根切り工事状況を踏まえて掘削底面からの静水圧分布とした。但し、１次掘削および２次掘削に関しては、中央部の先行掘削部底面からの静水圧分布とした。
【００２４】
解析結果を図３に示す。本シミュレーションでは傾斜計Dの掘削底面以深では実測値よりやや小さく評価しているが、全体的には実測値と概ね一致しており、本発明の有効性が検証できた。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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