(57)【要約】【課題】改良体自体の強度を考慮し、簡単な実験設備で地盤の確認を行える確認方法、及びその確認方法を用いて地盤を改良する改良方法等を提供すること。【解決手段】地盤の試料を採取し（ステップ１０１）、採取された試料に対して、室内配合試験を行い、改良材仕様と、一軸圧縮強度ｑｕの関係を求める（ステップ１０２）。目標とする液状化強度比Ｒ０を定める（ステップ１０３）。部分改良試料の繰り返し非排水試験を行い、一軸圧縮強度ｑｕ、改良率、液状化強度比Ｒの関係を求める（ステップ１０４）。目標の液状化強度比Ｒ０に対する目標部分改良率、目標一軸圧縮強度ｑｕ０、改良材仕様を定め（ステップ１０５）、目標部分改良率で実地盤に対して注入を行い（ステップ１０６）、実地盤の品質確認を行う（ステップ１０７）。改良地盤の品質が改良地盤の目標品質を満足するまでステップ１０６、１０７、１０８の処理を繰り返す（ステップ１０８）。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤の試料を採取して試験を行い、一軸圧縮強度と改良率と液状化強度との関係を求める工程と、
前記関係を用いて、目標とする液状化強度に対する目標改良率と目標一軸圧縮強度とを求める工程と、
を具備することを特徴とする地盤の確認方法。
【請求項２】
地盤の試料を採取して、改良材仕様と一軸圧縮強度との関係を求める工程と、
前記地盤の試料を採取して試験を行い、一軸圧縮強度と改良率と液状化強度との関係を求める工程と、
前記各関係を用いて、目標とする液状化強度に対する目標改良率と目標一軸圧縮強度と改良材仕様とを求める工程と、
を具備することを特徴とする地盤の確認方法。
【請求項３】
地盤の試料に対して、部分改良地盤を模擬した繰り返し非排水試験を行い、改良率と液状化強度の関係を求めることを特徴とする地盤の確認方法。
【請求項４】
地盤の試料に対して試験を行い、特定指標と改良率と液状化強度との関係を整理し、この関係から目標とする液状化強度に対する特定指標の目標値と、目標改良率を設定することを特徴とする地盤のデータ整理方法。
【請求項５】
前記特定指標は、一軸圧縮強度または、比抵抗値であることを特徴とする
請求項４記載の地盤のデータ整理方法。
【請求項６】
地盤の部分改良を行う地盤の改良方法であって、
前記地盤の試料を採取して試験を行い、特定指標と改良率と液状化強度との関係を求める工程と、
前記関係を用いて、目標とする液状化強度に対する目標改良率と目標特定指標とを求める工程と、
前記地盤に対して前記目標改良率になるように部分的に改良材を注入する工程と、
を具備し、
前記注入された地盤からの採取土の特定指標が前記目標特定指標となるまで、前記注入を繰り返すことを特徴とする地盤の改良方法。
【請求項７】
地盤の部分改良を行う地盤の改良方法であって、
前記地盤の試料を採取して、改良材仕様と特定指標との関係を求める工程と、
前記地盤の試料を採取して試験を行い、特定指標と改良率と液状化強度との関係を求める工程と、
前記各関係を用いて、目標とする液状化強度に対する目標改良率と目標特定指標と改良材仕様とを求める工程と、
前記地盤に対して前記目標改良率になるように部分的に前記改良材仕様の改良材を注入する工程と、
を具備し、
前記注入された地盤からの採取土の特定指標が前記目標特定指標となるまで、前記注入を繰り返すことを特徴とする地盤の改良方法。
【請求項８】
前記特定指標は、一軸圧縮強度または、比抵抗値であることを特徴とする
請求項６または請求項７記載の地盤の改良方法。
【請求項９】
請求項６又は請求項７記載の地盤の改良方法によって改良されることを特徴とする地盤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤の確認方法、地盤のデータ整理方法、地盤の改良方法及び改良された地盤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地盤の液状化を防止するため、地盤を改良する工法が各種提案されている。それらの方法として、地盤を全面的に固化する全体固化法、壁状、スラブ状、杭状等の改良体を構築する部分改良工法がある。部分改良工法として、ＴＯＦＴ或いはＪＡＭＰＳ等が知られている。
【０００３】
また、部分改良工法として、特開平１１−１３１４６７号公報には、薬液注入による砂地盤の固化改良工法が記載されている。
この公報には、地盤内に薬液を注入し、球状の改良体を構築し、その注入率を変化させることが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記公報に記載された方法では、改良体自体の強度についてはふれられていない。また、振動台内部に改良体を構築し、振動させるので、実験設備が大がかりなものとなる。
【０００５】
本発明は、このような問題を鑑みてなされたもので、その目的とするところは、改良体自体の強度を考慮し、簡単な実験設備で地盤の確認を行える確認方法、及びその確認方法を用いて地盤を改良する改良方法等を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するための第１の発明は、地盤の試料を採取して試験を行い、一軸圧縮強度と改良率と液状化強度との関係を求める工程と、前記関係を用いて、目標とする液状化強度に対する目標改良率と目標一軸圧縮強度とを求める工程と、を具備することを特徴とする地盤の確認方法である。
【０００７】
第２の発明は、地盤の試料を採取して、改良材仕様と一軸圧縮強度との関係を求める工程と、前記地盤の試料を採取して試験を行い、一軸圧縮強度と改良率と液状化強度との関係を求める工程と、前記各関係を用いて、目標とする液状化強度に対する目標改良率と目標一軸圧縮強度と改良材仕様とを求める工程と、を具備することを特徴とする地盤の確認方法である。
【０００８】
第３の発明は、地盤の試料に対して、部分改良地盤を模擬した繰り返し非排水試験を行い、改良率と液状化強度の関係を求めることを特徴とする地盤の確認方法である。
【０００９】
第４の発明は、地盤の試料に対して試験を行い、特定指標と改良率と液状化強度との関係を整理し、この関係から目標とする液状化強度に対する特定指標の目標値と、目標改良率を設定することを特徴とする地盤のデータ整理方法である。
【００１０】
第５の発明は、地盤の部分改良を行う地盤の改良方法であって、前記地盤の試料を採取して試験を行い、特定指標と改良率と液状化強度との関係を求める工程と、前記関係を用いて、目標とする液状化強度に対する目標改良率と目標特定指標とを求める工程と、前記地盤に対して前記目標改良率になるように部分的に改良材を注入する工程と、を具備し、前記注入された地盤からの採取土の特定指標が前記目標特定指標となるまで、前記注入を繰り返すことを特徴とする地盤の改良方法である。
【００１１】
第６の発明は、地盤の部分改良を行う地盤の改良方法であって、前記地盤の試料を採取して、改良材仕様と特定指標との関係を求める工程と、前記地盤の試料を採取して試験を行い、特定指標と改良率と液状化強度との関係を求める工程と、前記各関係を用いて、目標とする液状化強度に対する目標改良率と目標特定指標と改良材仕様とを求める工程と、前記地盤に対して前記目標改良率になるように部分的に前記改良材仕様の改良材を注入する工程と、を具備し、前記注入された地盤からの採取土の特定指標が前記目標特定指標となるまで、前記注入を繰り返すことを特徴とする地盤の改良方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本実施の形態に係る地盤の改良方法の手順を示すフローチャートである。
【００１３】
まず、改良を行おうとする地盤の試料を採取する（ステップ１０１）。
採取された試料に対して、室内配合試験を行い、改良材仕様（改良材の種類や濃度等）と、一軸圧縮強度ｑｕの関係を求める（ステップ１０２）。
【００１４】
ここで改良材とは、セメント系固化材、薬液、ポリマー等である。ステップ１０１で採取された試料に対して、これらの改良材を配合して、その種類や濃度を変化させ、一軸圧縮強度ｑｕを求め、改良材仕様と一軸圧縮強度ｑｕの関係を求める。
【００１５】
次に、構造物や地盤の設計を行い、目標とする液状化安全率ＦＬ０を求め、想定する地震力を定め、目標とする液状化強度比ＲＬ０を定める（ステップ１０３）。
ここで、ＦＬ：液状化安全率、Ｒ：液状化強度比、Ｌ：地震時に地盤に作用する最大せん断応力比とすると、
ＦＬ＝Ｒ／Ｌ　　……（１）
の関係がある。
設計上の地震を想定し、地震時に地盤に作用する最大せん断応力比Ｌおよび、目標とする液状化安全率ＦＬｏを決定すると、（１）式より目標とする液状化強度比Ｒ０が定められる。
【００１６】
次に、部分改良試料の繰り返し非排水試験を行い、一軸圧縮強度ｑｕ、改良率、液状化強度比Ｒの関係を求める（ステップ１０４）。
繰り返し非排水試験とは、例えば繰り返し非排水三軸試験、ねじりせん断試験、単純せん断試験等である。
部分改良試料とは、ステップ１０１で採取された試料に対して、改良材を部分的に充填した試料である。
なお、改良率＝（改良体の体積）／（元の試料全体の体積）である。
【００１７】
以下、非排水三軸試験を用いた例を具体的に説明する。
図２は、薬液注入装置２０１を示す図、図３は、供試体２０３のＡ−Ａ断面図である。
モールド２０２上に載荷板２０７が置かれる。モールド２０２内には、注入管２０９により薬液の注入が可能であり、モールド２０２内には、最終的に供試体を包み込むラバーメンブレン２１１が負圧にてモールド２０２内面に密着される。図２において、２１３はＯ−リング（オーリング）、２１５は下部ペデスタルである。
【００１８】
モールド２０２内に試料２０４（例えば、砂）を入れて、原地盤密度（ここでは一例として相対密度が５０％）となるように締め固めたのち、モールド２０２にて側面を拘束した状態で、原地盤で想定される所定の有効上載圧（例えば９８ｋＮ／ｍ２）を載荷する。
【００１９】
ここで飽和地盤を作成する場合には、事前にモールド２０２内に水を満たしておけばよい。
このようにして、モールド２０２内に供試体２０３を構築したのち、注入管２０９から例えばシリカゾル系の薬液を注入する。注入箇所を変えることにより、例えば１２球（＝４段×３球）の改良体２０５を接球状に作成する。
【００２０】
注入が終了すると、上載圧を載荷した状態で供試体２０３を１５時間静置させる。この間に、薬液は硬化する。
図３は、このときの改良体２０５の断面を示すもので、２１０は注入管２０９による挿入穴である。
以上により、原地盤での実際の注入状況をできるだけ近い状態で、室内で模擬することが可能である。
【００２１】
次に、上載圧を除荷した後（サンプリングによる応力開放を模擬）、供試体２０３を三軸試験装置にセットし、繰り返し非排水三軸試験を行う
【００２２】
図４、図５は、この繰り返し非排水三軸試験の試験結果を示すもので、図４は、繰り返しに伴い、例えば両振幅軸ひずみＤＡが５％に至るときの、繰り返しせん断応力比ＳＲと繰り返し回数の関係を示し、図５は、繰り返し中に発生する最大せん断ひずみγｍａｘと、繰り返しせん断後に排水したときの体積ひずみεｖとの関係を示す図である。
尚、図４において、液状化を示す指標として想定する任意の両振幅軸ひずみの他、過剰間隙水圧比等を用いることができる。
【００２３】
図４に示されるように、部分改良土は接球状でも未改良砂に比べ、繰り返しせん断抵抗が大きくなっている。
例えば、改良体の一軸圧縮強度ｑｕが１８０ｋＮ／ｍ２、改良率４２％の部分改良土は、一軸圧縮強度ｑｕが１１８ｋＮ／ｍ２の全体改良に比較的近い液状化抵抗特性を有することがわかる。
【００２４】
また、同じ改良率であれば、改良体の一軸圧縮強度ｑｕが大きくなるほど、繰り返しせん断抵抗が大きくなる傾向を確認できた。
また、図５に示すように、部分改良土の体積ひずみεｖは、１０％前後のせん断ひずみレベルまで最大せん断ひずみγｍａｘと一意で線形な関係を有し、未改良砂或いは一軸圧縮強度ｑｕ＝１１８ｋＮ／ｍ２の全体改良土の特性と概ね一致することが分かった。
【００２５】
そして、改良率、改良体強度を種々変更して試験を多数行い、改良体の一軸圧縮強度ｑｕ、改良地盤の改良率、液状化強度比Ｒの関係を求める。
図６は、一軸圧縮強度ｑｕ、改良率、液状化強度比Ｒの関係を示すグラフである。
尚、一軸圧縮強度ｑｕは別途一軸圧縮試験を行い求められる。また、液状化強度比Ｒは、図４に示すグラフにおいて、繰り返し回数が２０回の時の繰り返しせん断応力比ＳＲの値である。
【００２６】
次に、目標の液状化強度比Ｒ０に対する目標部分改良率、目標一軸圧縮強度ｑｕ０、改良材仕様を定める（ステップ１０５）。尚、本明細書内において、部分改良率は改良率と同義として用いる。
即ち、図６に示すグラフにおいて、目標の液状化強度比Ｒ０を与えると、一軸圧縮強度ｑｕと、改良率の組み合わせが定まる。
【００２７】
例えば、Ｒ０＝０．３の場合、図６に示すＲ＝０．３で示す直線が定まり、目標一軸圧縮強度ｑｕ０、目標部分改良率の組み合わせが決まる。
そして目標部分改良率を５０％とすれば、対応する目標一軸圧縮強度ｑｕ０　（ここでは、ｑｕ０　＝２１０ｋｐａ）が定まる。
【００２８】
また、ステップ１０２で改良材仕様と一軸圧縮強度ｑｕの関係が求められているので、目標一軸圧縮強度ｑｕ０が定まると、改良材仕様（改良材の種類、濃度等）も定まる。
このようにして、目標の液状化安全率ＦＬ０に対する目標部分改良率、目標一軸圧縮強度ｑｕ０、改良材仕様が定められる。
以上は、実験室で行われる処理である。
【００２９】
次に、目標部分改良率、改良材仕様で実地盤に対して注入を行う（ステップ１０６）。ステップ１０６以後は、実地盤に対して実際に注入を行い、地盤改良を行う場合の処理である。
例えば、目標部分改良率を５０％とし、ステップ１０５で定まった改良材を用いて実地盤に注入を行う。
【００３０】
そして、改良された実地盤（改良地盤）の品質確認を行う（ステップ１０７）。
改良地盤の品質が改良地盤の目標品質を満足するまでステップ１０６、１０７、１０８の処理を繰り返す（ステップ１０８）。
【００３１】
品質確認方法としては種々の方法がある。例えば、改良地盤に対してチェックボーリングを行う場合の品質確認法として次の方法が考えられる。
不撹乱試料を採取し、一軸圧縮試験を行い、採取土の一軸圧縮強度ｑｕを確認する。すなわち、採取土（改良土）の一軸圧縮強度ｑｕが、目標一軸圧縮強度ｑｕ０より大きければ、改良地盤の品質が改良地盤の目標品質を満足したとする。
【００３２】
また、不撹乱試料の状況あるいは、一軸圧縮強度により、深さ方向の改良体の出来形を確認する。これらの管理項目が目標値を満足すれば、改良地盤の品質が改良地盤の目標品質を満足したとする。
その他の方法として、例えば、電気比抵抗トモグラフィーを利用する方法も挙げられる。この場合、改良体の強度は、地盤の比抵抗値で、出来形は比抵抗値の分布性状で確認できる。
すなわち、図１において一軸圧縮強度に代えて比抵抗値を用いる。
【００３３】
図７は、改良体３０３が設けられた地盤３０１を示す図である。
地盤３０１内に球状の改良体３０３が所定個数設けられ、この地盤３０１上に建物３０５が構築される。
【００３４】
尚、改良体３０３の形状は、球状以外の形状でも良い。例えば、立方体形状や直方体形状等の改良体を地盤３０１内に構築しても良い。
また、図７の例では、各改良体３０３は接触していないが、部分改良率が高い場合、各改良体が接触することもある。
【００３５】
このように、本実施の形態によれば、改良体自体の強度を考慮して、地盤改良を行うことが出来る。また、三軸試験装置のような簡単な実験装置で試験を行うことでできる。
【００３６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明によれば、改良体自体の強度を考慮し、簡単な実験設備で部分改良地盤の液状化対策効果を確認をした上で、地盤を改良することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】地盤の改良方法の手順を示すフローチャート
【図２】薬液注入装置２０１を示す図
【図３】図２の供試体２０３の断面を示す図
【図４】繰り返し回数と繰り返しせん断応力比ＳＲの関係を示す図
【図５】最大せん断ひずみγｍａｘと繰り返しせん断後の体積ひずみεｖの関係を示す図
【図６】改良率と一軸圧縮強度ｑｕと液状化安全率ＲＬとの関係を示す図
【図７】改良体３０３が設けられた地盤３０１を示す図
【符号の説明】
２０１………三軸試験装置
２０３………供試体
２０５………改良体
【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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