(57)【要約】【課題】充分な液状化防止効果が得られ、信頼性に優れる有効な液状化防止方法を実現する。【解決手段】液状化を防止するべき地盤３から地下水の揚水を行って地下水位を低下させるとともに、溶存空気量の多い水６を地盤に注水して地下水位を回復させることにより地盤を不飽和状態とする。揚水した地下水を爆気してその溶存空気量を高めて地盤に注水する。地盤からの地下水の揚水と、地盤への溶存空気量の多い水の注水を同時に行う。溶存空気量の多い水の地盤への注水を地表部から地盤中に浸透させることで行う。地盤の飽和度を計測しつつ、飽和度が所定の設定値となるまで地下水の揚水と溶存空気量の多い水の注水を繰り返し行う。地盤の飽和度を監視しつつ、その結果に基づいて地下水の揚水と溶存空気量の多い水の注水を行って飽和度を設定値に維持する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状化を防止するべき地盤から地下水の揚水を行って地下水位を低下させるとともに、溶存空気量の多い水を地盤に注水して地下水位を回復させることにより地盤を不飽和状態とすることを特徴とする地盤の液状化防止方法。
【請求項２】
揚水した地下水を爆気してその溶存空気量を高めて地盤に注水することを特徴とする請求項１記載の地盤の液状化防止方法。
【請求項３】
地盤からの地下水の揚水と、地盤への溶存空気量の多い水の注水を同時に行うことを特徴とする請求項１または２記載の地盤の液状化防止方法。
【請求項４】
溶存空気量の多い水の地盤への注水を地表部から地盤中に浸透させることで行うことを特徴とする請求項１，２または３記載の地盤の液状化防止方法。
【請求項５】
地盤の飽和度を計測しつつ、飽和度が所定の設定値となるまで地下水の揚水と溶存空気量の多い水の注水を繰り返し行うことを特徴とする請求項１，２，３または４記載の地盤の液状化防止方法。
【請求項６】
地盤の飽和度を監視しつつ、その結果に基づいて地下水の揚水と溶存空気量の多い水の注水を行って飽和度を設定値に維持することを特徴とする請求項１，２，３，４または５記載の地盤の液状化防止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤の液状化を防止するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、地盤の液状化とは、含水率の高い地盤が地震により衝撃や振動を受けて変形することに伴い、土粒子間に飽和状態で存在している間隙水の水圧が急激に上昇し、その結果、土粒子間の摩擦抵抗が消失して地盤があたかも液体のように挙動して耐力を失ってしまう現象をいう。
【０００３】
そのような液状化を防止するためには、地盤強度を高める、あるいは地盤に細粒分を注入するといった手法が知られているが、最近においては地下水の揚水による液状化防止方法も有効であると考えられている。これは、図４に示すように、不透水層１に達するように設けた止水壁２によって液状化を防止するべき対象の地盤３を取り囲んでその内側に揚水井戸４を設け、そこから地下水を連続的に汲み上げて地下水位を低く維持することによって、液状化の根本原因である土粒子中の間隙水を地盤から排除してしまうというものである。
【０００４】
上記のような地下水揚水による液状防止方法は十分に有効であると考えられてはいるが、地下水位を常に低く維持するために地下水を常時連続的にしかも恒久的に揚水し続けなければならないから、それに要する運転費と維持管理費は膨大になるし、地下水位低下による圧密沈下が生じてしまう懸念もあり、現時点では非現実的であるとされている。
【０００５】
そのため、地下水を揚水し続けて地下水位を常に低く維持するのではなく、図５に示すように地下水位を一時的に低下させて地盤の飽和度（地盤中の地下水の体積／地盤の間隙体積）を低下させ、それによって液状化に対する地盤強度を高めるという液状化防止方法も提案されており、そのような方法によれば、地下水位が回復した後においても液状化防止効果が長期にわたって継続的に得られるといわれている。
【０００６】
たとえば、特許文献１には、地下水位を一時的に低下させた後に、地表からの注水により「ぬれ前線」を漸次降下させていって地下水位を回復させることにより、土粒子間に気泡を封じ込めて地盤を飽和状態から不飽和状態に変換して液状化に対する強度を高めるという方法が開示されている。
【０００７】
また、特許文献２には、同様に地下水位を一時的に低下させて飽和度を低下させた後、地下水位の自然上昇に伴う飽和度の自然上昇を監視して、飽和度を所定の設定値に維持するように再揚水を断続的に行うという方法が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−３９７５号公報
【特許文献２】
特開２００２−２５６５４０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１や特許文献２に示される方法では、地盤状況その他の条件によっては飽和度を充分に低下させることができなかったり、充分な液状化防止効果を期待できない場合も想定され、より信頼性に優れる有効な液状化防止方法の開発が模索されているのが実情である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記事情に鑑み、請求項１の発明は、液状化を防止するべき地盤から地下水の揚水を行って地下水位を低下させるとともに、溶存空気量の多い水を地盤に注水して地下水位を回復させることにより地盤を不飽和状態とすることを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明の地盤の液状化防止方法において、揚水した地下水を爆気してその溶存空気量を高めて地盤に注水することを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明の地盤の液状化防止方法において、地盤からの地下水の揚水と、地盤への溶存空気量の多い水の注水を同時に行うことを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１，２または３の発明の地盤の液状化防止方法において、溶存空気量の多い水の地盤への注水を地表部から地盤中に浸透させることで行うことを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１，２，３または４記載の地盤の液状化防止方法において、地盤の飽和度を計測しつつ、飽和度が所定の設定値となるまで地下水の揚水と溶存空気量の多い水の注水を繰り返し行うことを特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項１，２，３，４または５の発明の地盤の液状化防止方法において、地盤の飽和度を監視しつつ、その結果に基づいて地下水の揚水と溶存空気量の多い水の注水を行って飽和度を設定値に維持することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１により説明する。本実施形態では、止水壁２の内側に揚水兼注水用の井戸５を設け、その井戸５から地下水の揚水を行って地盤３における地下水位を一時的に低下させた後、図１に示しているように地表からその井戸５を通して地盤に水を注水して地下水位を回復させるのであるが、ここで注水する水として通常よりも溶存空気量の多い水６を用いる。
【００１７】
上記のように地下水を揚水して地下水位を一時的に低下させた後、溶存空気量の多い水６を注水して地下水位を回復させることにより、地下水が溶存空気量の多い水に置換されることにより飽和状態の地盤が不飽和状態に変換され、それによって地盤３の液状化に対する強度が高まり、液状化を長期にわたって防止することができる。
【００１８】
特に上記方法によれば、単なる水ではなく溶存空気量の多い水６の注水により地下水位を回復させるので、特許文献１に示されるように単なる水により地下水位を回復する場合や、特許文献２に示されるように地下水位を自然上昇させる場合に較べて、土粒子中に空気を積極的にかつ確実に送り込むことができ、飽和度を充分にかつ確実に低下させることができ、従来法に較べて信頼性を高めることができる。
【００１９】
なお、地盤に注水するべき溶存空気量の多い水６は、地下水位を下げるために揚水した地下水を一時的に貯留しておき、それに対して爆気（エアレーション）を行ってその溶存空気量を高めることで容易にかつ安価に得ることができるし、そのようにすれば揚水した地下水を溶存空気量を高めて循環させるので合理的である。その場合、爆気のための設備としては水槽と爆気用のブロワだけで良いし、あるいは揚水した地下水を井戸５に供給してその井戸５内で爆気してから地盤３に注水することも可能であり、いずれにしてもさしたる設備費、運転費を必要としない。
【００２０】
図２は本発明の他の実施形態を示す。これは、揚水井戸４と注水井戸７を独立に設け、揚水井戸４から地下水を揚水しつつ、同時に注水井戸７から溶存空気量の多い水６を地盤３に注水するようにしたものである。これによれば地下水を溶存空気量の多い水６に置換して地盤を不飽和状態に変換する作業をより迅速に行うことが可能である。
【００２１】
図３は本発明のさらに他の実施形態を示す。これは、揚水井戸４から揚水を行って地下水位を低下させることは上記実施形態と同様であるが、溶存空気量の多い水６の注水を地表部に敷設した注水管８から地盤中に浸透させていくことで行うようにしたものである。これによれば、特許文献１に示される方法と同様に「ぬれ前線」が漸次低下していくことで、溶存空気量の多い水６自体に多量に含まれる空気の他に土粒子中の空気が抜け出すことなく土粒子中に気泡となって封じ込められるから、地盤３の飽和度をより一層低下させることができる。
【００２２】
以上で本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでは勿論なく、地盤状況その他の諸条件に応じて適宜の変形、応用が可能であることは言うまでもない。
【００２３】
たとえば、上記各実施形態の方法による一度の揚水と注水のみでは地盤３を充分に不飽和状態に変換できない場合には、地盤３の飽和度を計測しつつ、所望の飽和度となるまで揚水と注水とを繰り返し行えば良い。
【００２４】
また、上記各実施形態の方法によって地盤を不飽和状態とした後には、地盤３の飽和度を監視し、飽和度が悪化した時点で再び揚水と注水を行って飽和度を設定値に維持すれば良い。
【００２５】
また、上記各実施形態では、液状化防止対象の地盤３を取り囲むように止水壁２を設けてその内部を溶存空気量の多い水６に置換するようにしたが、止水壁２は必ずしも設けることはなく、地盤３の状況によっては、あるいは広範囲にわたって液状化防止を実施するような場合等には、止水壁２を省略することも可能である。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１の発明は、液状化を防止するべき地盤から地下水の揚水を行って地下水位を低下させるとともに、溶存空気量の多い水を地盤に注水して地下水位を回復させることにより地盤を不飽和状態とするので、液状化に対する地盤の強度を確実に高めてその液状化を長期にわたって防止することができる。
【００２７】
請求項２の発明は、揚水した地下水を爆気してその溶存空気量を高めて地盤に注水するので、地盤に注水するべき溶存空気量の多い水を容易にかつ安価に得ることができるし、地下水を循環使用するので合理的である。
【００２８】
請求項３の発明は、地盤からの地下水の揚水と、地盤への溶存空気量の多い水の注水を同時に行うので、地下水を溶存空気量の多い水に置換して地盤を不飽和状態に変換する作業を迅速に行うことが可能である。
【００２９】
請求項４の発明は、溶存空気量の多い水の地盤への注水を地表部から地盤中に浸透させることで行うので、注水する水に多量に含まれる空気の他に土粒子中の空気が大気中に抜け出すことなく土粒子中に気泡となって封じ込められ、飽和度をより一層低下させることができる。
【００３０】
請求項５の発明は、地盤の飽和度を計測しつつ、飽和度が所定の設定値となるまで地下水の揚水と溶存空気量の多い水の注水を繰り返し行うので、飽和度を確実に低下させることができる。
【００３１】
請求項６の発明は、地盤の飽和度を監視しつつその結果に基づいて地下水の揚水と溶存空気量の多い水の注水を行って飽和度を設定値に維持するので、飽和度が悪化した場合にも迅速に不飽和状態に戻すことができ、液状化防止効対策としての信頼性をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液状化防止方法の一実施形態を示す説明図である。
【図２】本発明の他の実施形態を示す説明図である。
【図３】本発明のさらに他の実施形態を示す説明図である。
【図４】従来の液状化防止方法の一例を示す説明図である。
【図５】従来の液状化防止方法の他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
１  不透水層
２  止水壁
３  地盤（液状化を防止するべき地盤）
４  揚水井戸
５  井戸
６  水（溶存空気量の多い水）
７  注水井戸
８  注水管
【図１】
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【図２】
2004204573.tif 000004
【図３】
2004204573.tif 000005
【図４】
2004204573.tif 000006
【図５】
2004204573.tif 000007