(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
巨石地盤に注入する可塑性充填材の配合設定方法であって、
前記可塑性充填材のせん断抵抗値τｆが式１を満足するように配合を設定することを特徴とする、可塑性充填材の配合設定方法。
τｆ＝１０−４．１１８・ρｇＬ・Ｋ−０．５８８  ・・・式１
τｆ：せん断抵抗値（Ｎ／ｍ２）
Ｋ：注入係数（m2/kPa・s）
ρ：可塑性充填材の密度（kg/m3）
ｇ：重力加速度（9.81m/s2）
Ｌ：巨石の代表粒径（ｍ）
【請求項２】
前記可塑性充填材のせん断抵抗値を、ベーンせん断試験によって測定することを特徴とする、請求項１に記載の可塑性充填材の配合設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巨石地盤の注入改良に使用する可塑性充填材の配合設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
巨石地盤に対して、巨石同士の間隙に可塑性充填材を注入することで、巨石を一体化させた固化体や遮蔽体を形成する場合がある。このような注入改良工事では、注入した可塑性充填材が意図した範囲（球状範囲）に留まることを前提として、注入箇所を設定する。なお、可塑性充填材は、一定水準以上のせん断力が加わると流動性を発現し、せん断力が加わらなければ流動性を発現しない性状を有している。ここで、巨石地盤とは、「護岸構造物の基盤等に設置されるもので、比較的粒径が整った粒径１００〜８００ｍｍ程度の石からなる地盤」をいう。
可塑性充填材の配合は、所望の流動性を確保できるように設定するのが一般的である（例えば、特許文献１、２参照）。
なお、可塑性充填材の流動性が高すぎると巨石の間隙を垂れ流れて意図した範囲に可塑性充填材を留めることができない場合がある。一方、可塑性充填材の流動性が低すぎると注入時の抵抗が大きくなるので、注入設備に過剰な負荷が加わるとともに、粒子間の狭隘な領域に充填されないおそれがある。粒子間に空隙（未充填箇所）が相当量残ると、水みちが形成されてしまい、遮水性が確保できなくなる。そのため、可塑性充填材は適切な流動性（配合）を有している必要がある。
また、巨石が比較的小さく、かつ、巨石同士の間隙が比較的小さい場合には、垂れ流れが生じにくくなるとともに、注入圧が過剰になりやすいため、可塑性充填材の流動性は高めに設定する必要がある。すなわち、可塑性充填材は、注入対象地盤を構成する巨石の大きさに応じて適切に配合調整することで適切な流動性に設定する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１１２０２４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６８４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来の可塑性充填材の配合方法では、可塑性充填材の流動性を設定する方法は確立されていなかった。そのため、可塑性充填材の流動性に対しては、実験検討を行うことにより妥当性を確認するのが一般的である。ところが、妥当性の確認実験を行うには手間と費用がかかる。
このような観点から、本発明は、対象となる巨石地盤に応じて適切な流動性に配合調整することを可能とした可塑性充填材の配合設定方法を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明は、巨石地盤に注入する可塑性充填材の配合設定方法であって、前記可塑性充填材のせん断抵抗値τｆが式１を満足するように配合を設定することを特徴としている。
前記可塑性充填材のせん断抵抗値τｆは、ベーンせん断試験によって測定すればよい。
【０００６】
τｆ＝１０−４．１１８・ρｇＬ・Ｋ−０．５８８  ・・・式１
τｆ：せん断抵抗値（Ｎ／ｍ２）
Ｋ：注入係数（m2/kPa・s）
ρ：可塑性充填材の密度（kg/m3）
ｇ：重力加速度（9.81m/s2）
Ｌ：巨石の代表粒径（ｍ）
【０００７】
かかる可塑性充填材の配合設定方法によれば、巨石の寸法に応じた流動性となるように、可塑性充填材の配合を設定することができるため、対象となる巨石地盤に応じた可塑性充填材の配合を容易に設定することができる。そのため、配合の妥当性を確認するための実験検討の省略あるいは実験ケースの削減が可能となり、ひいては、時間的負担および金銭的負担の低減化が可能となる。また、適切な配合を確保することで、巨石同士の空隙に対して適切に（例えば、空隙の９割以上）充填することが可能となる。
なお、可塑性充填材には、セメントを含むことで充填後に硬化する可塑性グラウトや、セメントを含んでおらず、充填後も硬化することのない可塑性粘土を含むものとする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の可塑性充填材の配合設定方法によれば、可塑性充填材を、対象となる巨石地盤に応じた適切な流動性に配合調整することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】時間と可塑性充填材の注入圧の関係の実験データを示すグラフである。
【図２】無次元量と注入係数の関係を示すグラフである。
【図３】注入係数と降伏圧力勾配の関係を示すグラフである。
【図４】巨石の代表粒径とせん断抵抗の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本実施形態では、巨石地盤において、巨石同士の間隙に可塑性充填材（可塑性グラウト）を注入することで巨石同士を一体化させた固化体または遮蔽体を形成する場合について説明する。
可塑性充填材の推奨配合は、可塑性充填材が巨石地盤内において意図した範囲に留まるように設定する。ここで、可塑性充填材の流動性が高すぎると可塑性充填材が意図した範囲に留まらず流れだしてしまう。一方、流動性が低すぎると、注入時の抵抗が大きくなり、注入設備に過剰な負荷が加わってしまうほか、巨石同士の間に未充填箇所が残存し、水みちが形成されるおそれがある。また、可塑性充填材は、巨石同士の間隙の大きさや、巨石の粒径によっても、間隙中の流下しやすさが変化する。そのため、本実施形態では、注入対象となる巨石地盤を構成する巨石の大きさに応じた適切な流動性に可塑性充填材を配合調整することで、適切な範囲に施工する。
【００１１】
可塑性充填材の注入圧（Ｐ）と、可塑性充填材を注入する範囲（改良領域が球状に広がる場合における半径（Ｒ）との関係は、地盤の固有のパラメータＫ，ｉｃに基づいて、式２，３のように定式化できる。ここで、式２は改良領域が球状に広がる場合、式３は改良領域が円盤状に広がる場合である。なお、地盤の固有のパラメータＫ，ｉｃは、図１に示すように、実験検討と文献データに対するフィッティングにより特定することができる。なお、文献データ（ケース１，２）には、「港湾空港技術研究所資料（水谷  他６名、重力式係船岸の新しい増深工法に開発、独立行政法人港湾空港技術研究所、Ｎｏ．１２７７、２０１３年１２月）」のデータを使用した。また、本実施形態では、実験検討として、実規模試験施工（ケース３）と、小規模試験施工（ケース４）との２ケースについて、試験を行った。表１にケース１〜４の実験の条件を示す。
【００１２】
【数１】
0006714421.tif 000002
【００１３】
【表１】
0006714421.tif 000003
【００１４】
図１のデータから、無次元量τＮと注入係数Ｋの関係および注入係数Ｋと降伏圧力勾配ｉｃの関係は、それぞれ図２，３に示すようになる。図２，３に示す結果から、可塑性充填材が巨石地盤内に滞留して球状の改良体を形成できる降伏圧力勾配ｉｃと注入係数Ｋとの組み合わせは、幅を持って存在するものと考えられる。図２から無次元量τＮと注入係数Ｋの相関式（式４）を求めることができる。無次元量τＮと注入係数Ｋの相関式（式４）から、注入対象となる巨石地盤の巨石寸法に応じた可塑性充填材のせん断抵抗値τｆを求める式５を導くことができる。
【００１５】
Ｋ×１０４＝０．００１τＮ−１．７
１０７・Ｋ＝（τｆ／ρｇＬ）−１．７  ・・・式４
１０７・Ｋ＝（ρｇＬ／τｆ）１．７ 
τｆ１．７＝１０−７・（ρｇＬ）１．７／Ｋ  
τｆ＝１０−７／１．７・ρｇＬ／Ｋ１／１．７ 
τｆ＝１０−４．１１８・ρｇＬ・Ｋ−０．５８８  ・・・式５
Ｋ ：注入係数（m2/kPa・s）
ρ ：可塑性充填材の密度（kg/m3）
ｇ ：重力加速度（9.81m/s2）
Ｌ ：巨石の代表粒径（ｍ）
τＮ：無次元量（＝τｆ／ρｇＬ）
【００１６】
ここで、せん断抵抗に関する無次元量τＮと注入係数Ｋとの関係（図２）および注入係数Ｋと降伏圧力勾配ｉｃとの関係（図３）に基づいて、巨石寸法に応じて推奨される可塑性充填材のせん断抵抗を特定する。図３に示された４つの実験結果（ケース１〜４）では、いずれも間隙注入を経て意図した範囲に固化体を形成することができたことから、「降伏圧力勾配ｉｃは４つの実験結果の中間的な値となる１である場合に、重力による垂れ流れが生じることなく意図した範囲に固化体を形成することができる」と仮定する。これに基づき、図２，３に示すように、注入係数Ｋは０．０７×１０−４（ｍ２／ｋＰａ・ｓ）、無次元量τＮは０．１が適正値であると設定する。この結果、間隙注入に適した可塑性充填材の降伏応力τｆは、対象の巨石地盤の代表粒径Ｌに対して式６で関連付けることができる。
τｆ＝０．１ρｇＬ  ・・・  式６
【００１７】
式６により、対象となる巨石地盤の巨石の代表粒径とせん断抵抗との関係の範囲を示す図（図４）を作成することができる。この図を利用すれば、巨石地盤内の巨石の寸法に対してせん断抵抗値τｆを特定できるので、このせん断抵抗値τｆを目標に可塑性充填材の配合を調整すれば、可塑性充填材の推奨配合を迅速に設定することができる。すなわち、各注入地点周りに略球形の固化体を形成できるので、より効果的かつ効率的な施工が可能となる。なお、推奨配合に基づいて製造された可塑性充填材は、ベーンせん断試験によってせん断抵抗値を測定することで、簡易に配合を確認することができる。
可塑性充填材の推奨配合のせん断抵抗値を算出することで、巨石地盤に応じた可塑性充填材の配合を検証するための実験（試験施工）を省略、あるいは、実験ケースの数を削減することができ、時間的、経済的負担の軽減を図ることができる。
【００１８】
なお、図３の結果から、降伏圧力勾配ｉｃは０．３〜４．６（ｋＰａ／ｍ）の範囲内で設定するのが望ましく、降伏圧力勾配に応じて注入係数Ｋは０．０１２×１０−４〜０．３００×１０−４（ｍ２／ｋＰａ・ｓ）の範囲で設定することが好ましい。本実施形態では、代表粒径として、注入対象地盤の最大粒径とする。なお、代表粒径の設定方法は限定されるものではなく、例えば、巨石地盤が含有する巨石のうち、平均的な大きさの巨石の粒径を採用してもよい。
また、図２の結果から、可塑性充填材の配合検討において、せん断抵抗τｆの適正範囲の式７を目安に特定してもよい。
（図２より）０．０３４＜τＮ＜０．２６
０．０３４ρｇＬ＜τｆ＜０．２６ρｇＬ  ・・・  式７
【００１９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
本実施形態の可塑性充填材の配合設定方法が適用可能な巨石地盤は限定されるものではなく、例えば、礫混じり地盤や護岸等の基礎構造として用いられる基礎捨石マウンド等に使用することができる。
また、可塑性充填材のせん断抵抗値の確認方法は、ベーンせん断試験に限定されるものではない。
また、前記実施形態では、可塑性充填材として可塑性グラウトを使用する場合について説明したが、可塑性充填材はこれに限定されるものではなく、例えば、可塑性粘土であってもよい。
【図１】
0006714421.tif 000004
【図２】
0006714421.tif 000005
【図３】
0006714421.tif 000006
【図４】
0006714421.tif 000007