(57)【要約】【課題】地盤改良体に発生する土圧を正確に測定する。【解決手段】地盤改良体１２に形成された凹部３０と、凹部３０の底面３０Ａ上に充填された充填材３２と、充填材３２の上面に、受圧面２２が密着して設置された土圧計２０と、地盤改良体１２及び土圧計２０の上に設けられ、載荷荷重が掛けられる載荷版１６と、を備える。また、充填材３２は、砂の剛性よりも高く、且つ前記地盤改良体の剛性よりも低い剛性を有する。【選択図】図３
2012132202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤改良体に形成された凹部と、
前記凹部の底面上に充填された充填材と、
前記充填材の上面に、受圧面が密着して設置された土圧計と、
前記地盤改良体及び前記土圧計の上に設けられ、載荷荷重が掛けられる載荷版と、
を備える土圧計設置構造。
【請求項２】
前記充填材は、砂の剛性よりも高く、且つ前記地盤改良体の剛性よりも低い剛性を有する請求項１に記載の土圧計設置構造。
【請求項３】
前記充填材の剛性をＫ１、前記地盤改良体の剛性をＫ２、前記土圧計の受圧面の剛性をＫ３とした場合、
前記充填材の素材が、以下の式（１）で示す理論値に基づいて選択されている請求項２に記載の土圧計設置構造。
Ｋ１＝Ｋ２×Ｋ３／（Ｋ３−Ｋ２）・・・式（１）
【請求項４】
前記地盤改良体は、セメントによって固化された地盤で構成され、
前記充填材は、グラウト材で構成され、
前記土圧計の上には、前記凹部を塞ぐ前記土圧計の保護部材が設けられている請求項３に記載の土圧計設置構造。
【請求項５】
地盤改良体に凹部を形成する工程と、
前記凹部の底面上に、砂の剛性よりも高く、且つ前記地盤改良体の剛性よりも低い剛性を有する充填材を充填する工程と、
前記充填材の上面に、受圧面を密着させて土圧計を設置する工程と、
前記地盤改良体及び前記土圧計の上に、載荷荷重が掛けられる載荷版を設ける工程と、
を備える土圧計設置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土圧計設置構造及び土圧計設置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤の上に設けられた載荷版の底面下に複数の土圧計を配置して、この地盤に発生する土圧を、土圧計を用いて測定する方法がある（非特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、図１０に示すように、従来の土圧計設置構造５００では、地盤５０２に形成された凹部５０４の底面に砂５０８が敷き詰められている。この砂５０８の上には、土圧計５１０が受圧面を下にして設置され、土圧計５１０のケーシング上面が保護部材５１２で保護されている。そして、地盤５０２及び保護部材５１２の上には、均しコンクリート５１４が打設され、均しコンクリート５１４上に建物重量に相当する載荷荷重が掛けられる載荷版５１６が設けられている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「土圧計の取扱方法」、インターネット（ＵＲＬ（２００９年７月１３日時点）：http://www.tml.jp/solution/data/soil_pressure_gauge.pdf#search='土圧計'
【非特許文献２】ＥＦＦＥＣＴＳ  ＯＦ  ＴＨＥ  ＲＡＴＩＯ  ＯＦ  ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＧＡＵＧＥ  ＳＩＺＥ  ＴＯ  ＧＲＡＩＮ  ＳＩＺＥ  ＯＮ  ＴＨＥ  ＲＥＬＩＡＢＩＬＩＴＹ  ＯＦ  ＥＡＲＴＨ  ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＳ、ＩＩＩ−Ａ２２６、土木学会第５６回年次学術講演会、平成１３年１０月発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の土圧計設置構造５００では、非特許文献２のように、砂５０８の粒径によっては、土圧計５１０の受圧面に砂と接触しない部分が存在するため、受圧面に正確な荷重が伝わらず、地盤５０２の土圧を正確に測定できない場合があった。
【０００６】
また、地盤５０２がセメントスラリー等によって固化された地盤改良体である場合、砂５０８の剛性が、地盤改良体の剛性に比べて極めて低いため、土圧計５１０に作用する載荷版５１６からの載荷荷重が周囲の地盤５０２に逃げてしまい、地盤５０２の土圧を正確に測定できない。
【０００７】
本発明は、上記事実を考慮し、地盤改良体の土圧を正確に測定することが可能な土圧計設置構造及び土圧計設置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】
【０００８】
第１態様の発明は、地盤改良体に形成された凹部と、前記凹部の底面上に充填された充填材と、前記充填材の上面に、受圧面が密着して設置された土圧計と、前記地盤改良体及び前記土圧計の上に設けられ、載荷荷重が掛けられる載荷版と、を備える土圧計設置構造である。
【０００９】
第１態様に記載の発明によれば、土圧計の受圧面を充填材に密着させることで地盤改良体の土圧を、土圧計の受圧面に均等に作用させることができ、地盤改良体の土圧を正確に測定することができる。
【００１０】
第２態様の発明は、前記充填材は、砂の剛性よりも高く、且つ前記地盤改良体の剛性よりも低い剛性を有する土圧計設置構造である。
【００１１】
第２態様に記載の発明によれば、充填材が砂の剛性よりも高い剛性を有し、地盤改良体の剛性よりも低い剛性を有するので、載荷版からの載荷荷重が土圧計に確実に作用する。すなわち、土圧計と周囲の地盤改良体に作用する載荷荷重がより均等となり、地盤改良体の土圧を正確に測定することができる。
【００１２】
第３態様の発明は、前記充填材の剛性をＫ１、前記地盤改良体の剛性をＫ２、前記土圧計の受圧面の剛性をＫ３とした場合、前記充填材の素材が、以下の式（１）で示す理論値に基づいて選択されている土圧計設置構造である。
Ｋ１＝Ｋ２×Ｋ３／（Ｋ３−Ｋ２）・・・式（１）
【００１３】
第３態様に記載の発明によれば、土圧計に作用する載荷荷重と、周囲の地盤改良体に作用する載荷荷重が同一となるように、充填材の剛性の理論値が導かれ、この理論値に近い剛性を有する素材を充填材として選択することにより、地盤改良体の土圧を正確に測定することができる。
【００１４】
第４態様の発明は、前記地盤改良体は、セメントによって固化された地盤で構成され、前記充填材は、グラウト材で構成され、前記土圧計の上には、前記凹部を塞ぐ前記土圧計の保護部材が設けられている土圧計設置構造である。
【００１５】
第４態様に記載の発明によれば、充填材の上面が土圧計の受圧面と密着するように、凹部の底面上にグラウト材を充填し、固化させる。また、グラウト材の剛性は、砂の剛性よりも高く、セメントによって固化された地盤で構成された地盤改良体の剛性よりも低いため、地盤改良体の土圧を正確に測定することができる。
【００１６】
第５態様の発明は、地盤改良体に凹部を形成する工程と、前記凹部の底面上に、砂の剛性よりも高く、且つ前記地盤改良体の剛性よりも低い剛性を有する充填材を充填する工程と、前記充填材の上面に、受圧面を密着させて土圧計を設置する工程と、前記地盤改良体及び前記土圧計の上に、載荷荷重が掛けられる載荷版を設ける工程と、を備える土圧計設置方法である。
【００１７】
第５態様に記載の発明によれば、凹部の底面上に充填する充填材が砂の剛性よりも高い剛性を有し、地盤改良体の剛性よりも低い剛性を有するので、載荷版からの載荷荷重が土圧計に確実に作用する。すなわち、土圧計と周囲の地盤改良体に作用する載荷荷重がより均等となり、地盤改良体の土圧を正確に測定することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、地盤改良体の土圧を正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る土圧計設置構造の概略断面図である。
【図２】土圧計の概略説明図であって、（Ａ）は土圧計の外観斜視図であり、（Ｂ）は土圧計の縦断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る土圧計設置構造の一部断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る土圧計設置方法を示す図である。
【図５】実施例１及び比較例１に係る土圧測定の結果を示す図である。
【図６】充填材のヤング係数「ｘ」を１．７５５０×１０５ｋＮ／ｍ２とし、土圧計の受圧面に作用する圧力をＦＥＭ解析により計算した結果を示す図である。
【図７】充填材のヤング係数「ｘ」を１．７５５０×１０６ｋＮ／ｍ２とし、土圧計の受圧面に作用する圧力をＦＥＭ解析により計算した結果を示す図である。
【図８】充填材のヤング係数「ｘ」を１．７５５０×１０７ｋＮ／ｍ２とし、土圧計の受圧面に作用する圧力をＦＥＭ解析により計算した結果を示す図である。
【図９】充填材のヤング係数「ｘ」を４．０×１０５ｋＮ／ｍ２とし、土圧計の受圧面に作用する圧力をＦＥＭ解析により計算した結果を示す図である。
【図１０】従来の土圧計設置構造の一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態の一例を図面を参照して説明する。なお、実質的に同様の機能を有するものには、全図面通して同じ符号を付して説明し、場合によってはその説明を省略することがある。
【００２１】
＜土圧計設置構造＞
図１は、本発明の実施形態に係る土圧計設置構造の概略断面図である。
【００２２】
本発明の実施形態に係る土圧計設置構造１０は、地盤改良体１２に適用される。地盤改良体１２は、原地盤に対して粉体あるいはスラリー状のセメント系・石灰系等の固化材が混合されて固化されたものである。地盤改良体１２の剛性は、一般的な建築物が建てられる地盤よりも１０倍程度高く、剛性率（せん断弾性係数）として表した場合、例えば４．３×１０５ｋＮ／ｍ２以上１．１４×１０６ｋＮ／ｍ２以下である。
【００２３】
この地盤改良体１２の上には、均しコンクリート１４が打設されている。均しコンクリート１４の上で鉄筋が組まれコンクリートを打設することで基礎コンクリート１６（載荷版）が構築される。そして、基礎コンクリート１６の上には、構造物１８が構築され、地盤改良体１２の土圧を測定するため、均しコンクリート１４の直下にある地盤改良体１２に複数の土圧計２０を埋設（設置）している。
【００２４】
図２は、土圧計の概略説明図であって、図２（Ａ）は土圧計の外観斜視図であり、図２（Ｂ）は土圧計の縦断面図である。
【００２５】
土圧計２０は、受圧面２２の変位量から地盤改良体１２の土圧を検出する所謂平衡型土圧計である。
【００２６】
具体的には、土圧計２０は、直径２０ｃｍ、高さ２ｃｍの円盤状であり、受圧面２２と、ケーシング２４と、検出部２６と、出力ケーブル２８とを有する。そして、ケーシング２４に荷重を掛けることで、受圧面２２が、後述する充填材３２に押されてケーシング２４の上面２４Ａに向かってひずみ、検出部２６はそのひずみ量（変位量）を電気抵抗の変化として検出する。この検出部２６により検出した受圧面２２のひずみ量を示す信号は、ケーシング２４の側面２４Ｂから外部へ延出する出力ケーブル２８を介して、この出力ケーブル２８に接続された不図示の静ひずみ測定器に出力される構成である。
【００２７】
次に、本発明の実施形態に係る土圧計設置構造１０の詳細について説明する。図３は、本発明の実施形態に係る土圧計設置構造１０の一部断面図である。
【００２８】
土圧計設置構造１０を構成する凹部３０は、地盤改良体１２の表面に円形状に形成されている。凹部３０の深さは、特に限定されないが、例えば１０ｃｍ〜３０ｃｍである。また、凹部３０の直径も、上に構築する構造物１８の大きさによって変えることがあるが、例えば２０ｃｍ〜１００ｃｍである。
【００２９】
凹部３０の底面３０Ａ上には、充填材３２が充填されている。この充填材３２の上面３２Ａは平坦に均され、土圧計２０の受圧面２２と密着するようになっている。
【００３０】
充填材３２の剛性は、従来から充填材として使用されている砂の剛性よりも高く、且つ地盤改良体１２の剛性よりも低い値であり、充填材３２の剛性を剛性率として表した場合、例えば１．５×１０５ｋＮ／ｍ２である。なお、砂の剛性は、砂の種類や拘束圧等により変化するため一義的には決定できないが、砂の剛性を剛性率として表した場合、例えば５．０×１０４ｋＮ／ｍ２である。
【００３１】
ここで、地盤改良体１２の土圧を正確に測定するためには、基礎コンクリート１６から土圧計２０に作用する載荷荷重と、基礎コンクリート１６から土圧計２０周囲の地盤改良体１２に作用する載荷荷重を同一とする、すなわち土圧計２０の受圧面２２に作用する圧力と、地盤改良体１２に発生する反力を同一とすることができれば良い。そこで、これらの力を同一とするには、充填材３２の剛性（ヤング係数）をＫ１、地盤改良体１２の剛性（ヤング係数）をＫ２、土圧計２０の受圧面２２の剛性（ヤング係数）をＫ３とした場合、１次元的に考えると、以下の式（２）を満たす必要がある。
【００３２】
１／Ｋ２＝１／Ｋ１＋１／Ｋ３・・・式（２）
【００３３】
よって、上記双方の力が同一となる充填材３２の剛性Ｋ１は、式（２）に基づいて以下のようになる。
Ｋ１＝Ｋ２×Ｋ３／（Ｋ３−Ｋ２）・・・式（３）
【００３４】
本実施形態で用いる充填材３２の剛性は、砂の剛性よりも高く、且つ地盤改良体１２の剛性よりも低い値であり、上記式（３）で示す理論値Ｋ１に近い程好ましい。
【００３５】
上記の条件を満たす充填材３２の素材としては、粘土や砂等の骨材にセメントと水を混ぜ合わせたセメント系グラウト材、ガラス等から構成される無機グラウト材、エポキシ樹脂等から構成される有機グラウト材等が挙げられる。
【００３６】
充填材３２の素材としてセメント系グラウト材を用いる場合、セメントと混ぜる骨材としては、例えばカオリン粘土が挙げられる。各構成材料の混合量は、特に限定されないが、例えば１立方メートル当り、カオリン粘土が約７０４ｋｇ、セメントが約１２０ｋｇ、水が約７０４ｋｇである。
【００３７】
なお、以上で述べた充填材３２の素材や混合量は、充填材３２の剛性が上記式（３）で示す理論値Ｋ１に近づくように選択されていれば、地盤改良体１２の土圧を正確に測定することができるため好ましい。
【００３８】
充填材３２の厚みは、充填材３２が厚すぎると凹部３０を深くしないといけないため手間をとられるといった理由から、薄い方が好ましい。また、薄い方が好ましい理由としては、充填材３２が厚すぎると載荷荷重により充填材３２が圧縮されて地盤改良体１２の土圧測定に悪影響を与える虞がある点も挙げられる。一方、充填材３２が薄すぎると充填材３２の上面３２Ａが不陸となる虞があるため、充填材３２は、ある程度厚みがある方が好ましい。このような条件を満たす充填材３２の厚みは、例えば１ｃｍ〜２０ｃｍである。
【００３９】
この充填材３２の上面中央部には、受圧面２２を下にして土圧計２０が設置されている。土圧計２０の受圧面２２は、充填材３２の上面３２Ａと密着しており、土圧計２０の受圧面２２と密着する充填材３２から地盤改良体１２の土圧が、土圧計２０の受圧面２２に均等に作用している。
【００４０】
土圧計２０のケーシング上面２４Ａと充填材３２の上面３２Ａには、凹部３０を塞ぐ土圧計２０の保護部材３４が設けられている。保護部材３４は、例えばモルタル等の素材で構成されている。
【００４１】
そして、これら保護部材３４及び地盤改良体１２の上には、前述した均しコンクリート１４が設けられており、保護部材３４は、基礎コンクリート１６から均しコンクリート１４を介して荷重を受ける（図３矢印方向）。
【００４２】
＜土圧計設置方法＞
次に、上述した土圧計設置構造１０の設置方法について説明する。
【００４３】
図４は、本発明の実施形態に係る土圧計設置方法を示す図である。なお、以下では１個の土圧計２０を設置する場合のみを説明するが、残りの土圧計２０を設置する場合も同一の設置方法を繰り返し用いる。
【００４４】
まず、図４（Ａ）に示すように、セメント系・石灰系等の固化材と原地盤の土を混合した地盤改良体１２を、図４（Ｂ）に示すように、はつり機等で斫り、地盤改良体１２に凹部３０を形成する。
【００４５】
そして、図４（Ｃ）に示すように、凹部３０の底面３０Ａ上に、砂の剛性よりも高く、且つ地盤改良体１２の剛性よりも低い剛性を有するグラウト材（充填材）３２を充填して、平坦になす。充填材３２が固化した後、充填材３２の上面中央部に、図４（Ｄ）に示すように、受圧面２２を密着させて土圧計２０を設置する。
【００４６】
次に、図４（Ｅ）に示すように、土圧計２０及び充填材３２の上に、モルタル等を充填して保護部材３４を形成し、凹部３０を塞ぐ。
【００４７】
以上のような方法を、残りの土圧計２０の設置にも適用した後、地盤改良体１２及び土圧計２０の上に、均しコンクリート１４、基礎コンクリート１６及び構造物１８を設ける（図３参照）。
【００４８】
＜実施形態の作用及び効果＞
地盤改良体１２の土圧は、上述した土圧計設置構造１０内の土圧計２０によって測定される。なお、地盤改良体１２の土圧は、構造物１８が構築された後だけでなく、例えば構造物１８の構築途中にも測定される。
【００４９】
ここで、本発明の実施形態に係る土圧計設置構造１０によれば、充填材３２の上面３２Ａに土圧計２０の受圧面２２が密着しているため、土圧計２０の受圧面２２と密着する充填材３２から地盤改良体１２の土圧を、土圧計２０の受圧面２２に均等に作用させることができ、地盤改良体１２の土圧を正確に測定することができる。
【００５０】
また、充填材３２が砂の剛性よりも高い剛性を有し、地盤改良体１２の剛性よりも低い剛性を有するので、基礎コンクリート１６からの載荷荷重が土圧計２０に確実に作用する。すなわち、土圧計２０と周囲の地盤改良体１２に作用する載荷荷重がより均等となり、地盤改良体１２の土圧を正確に測定することができる。
【００５１】
＜変形例＞
なお、本発明は、上記の実施形態に限るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変形、変更、改良が成される。
【００５２】
例えば、地盤改良体１２に形成される凹部３０の形状は、円形状である場合を説明したが、特に限定されることはなく、例えば三角状や四角状であっても良い。
【００５３】
また、保護部材３４及び地盤改良体１２と基礎コンクリート１６の間には、均しコンクリート１４を設ける構成を説明したが、保護部材３４及び地盤改良体１２の上に直接、基礎コンクリート１６を設けるようにしても良い。
【００５４】
さらに、土圧計設置構造１０では、図１に示すように地盤改良体１２の上に構造物１８が既に構築されている場合を説明したが、地盤改良体１２の土圧を測定するには、少なくとも載荷版としての基礎コンクリート１６が構築されていれば、構造物１８は構築されていなくとも良い。例えば反力受けを設けて油圧ジャッキで基礎コンクリート１６に荷重を掛ける載荷試験で地盤改良体１２の土圧を測定しても良い。
【００５５】
さらにまた、本実施形態では、土圧計２０が所謂平衡型土圧計である場合を説明したが、土圧計の種類は特に限定されず、所謂判別型土圧計であっても良い。
【００５６】
また、本実施形態に用いる載荷板としては、基礎コンクリート１６に限られず、試験用の金属版やコンクリート版などを用いることも可能である。
【００５７】
さらに、本実施形態に用いる保護部材３４は、モルタルから構成される場合を説明したが、特に限定されるものではなく、セメントペースト、石膏等のセメント系材料や樹脂などであっても良い。また、充填材３２の素材や均しコンクリート１４と同一の素材を用いることもできる。なお、保護部材３４は、施工時において土圧計２０が作業員によって踏まれないようにすること等のために設けられるものであるため、保護部材３４を設けることなく本発明に係る土圧計設置構造を構築することも可能である。
【００５８】
さらにまた、本実施形態に用いる土圧計２０は、現在のところ受圧面２２を下にして設置する方法しか想定していないが、将来受圧面２２を上にして設置し、地盤改良体１２の土圧を測定することが可能な土圧計やその方法が見つかれば、本発明はこのような場合にも適用が可能となる。
【実施例】
【００５９】
＜実施例１＞
以下、本発明に係る実施例について図３を用いて説明する。
【００６０】
本発明に係る実施例１では、図３に示すような土圧計設置構造１０を形成した。
【００６１】
地盤改良体１２としては、軟弱地盤（原地盤）に対してセメントスラリーを混合して固化した地盤改良体を用いた。地盤改良体１２の剛性率（せん断弾性係数）は、約６．７５×１０５ｋＮ／ｍ２であった。なお、地盤改良体１２のヤング係数は、約１．７５５０×１０６ｋＮ／ｍ２であり、ポアソン比は約０．３であった。
【００６２】
凹部３０の深さは約１５ｃｍとし、直径は約８０ｃｍとした。この凹部３０の底面３０Ａ上に充填された充填材３２の上面３２Ａは平坦であった。また、充填材３２の厚みは、約８ｃｍとした。充填材３２の素材は、カオリン粘土にセメントと水を混ぜ合わせたセメント系グラウト材を用いた。各構成材料の混合量は、１立方メートル当り、カオリン粘土が約７０４ｋｇ、セメントが約１２０ｋｇ、水が約７０４ｋｇとした。
【００６３】
充填材３２のヤング係数Ｅ５０は、約１．６×１０５ｋＮ／ｍ２であった。また、充填材３２のヤング係数Ｅ０はＥ５０の３倍程度であると想定される。なお、Ｅ５０は、充填材の強度の半分の荷重を充填材３２に作用させた時のヤング係数であり、Ｅ０は、最小限の荷重を充填材３２に作用させた時のヤング係数である。
【００６４】
充填材３２の上面中央部に設けられる土圧計２０としては、株式会社  自動制御技術研究所社製・SPS-200-5型式の土圧計を用いた。土圧計２０の上に設けられる保護部材３４の素材は、モルタルを用いた。
【００６５】
＜比較例１＞
比較例１では、図１０に示すような従来の土圧計設置構造５００を形成した。
【００６６】
凹部５０４の深さは約２５ｃｍとし、直径は約８０ｃｍとした。この凹部５０４の底面上に充填する砂５０８としては、左官砂を用いた。砂５０８の厚みは、約１８ｃｍとした。その他、地盤５０２、土圧計５１０及び保護部材５１２は、実施例１で説明したものと同一のものを使用した。
【００６７】
＜土圧測定＞
実施例１で作製した土圧計設置構造１０において、土圧計２０を利用し、地盤改良体１２の土圧を測定した。同様に、比較例１で作製した土圧計設置構造５００において、土圧計５１０を利用し、地盤改良体１２と同一の地盤５０２の土圧を測定した。
【００６８】
図５は、実施例１及び比較例１に係る土圧測定の結果を示す図である。なお、横軸は日数で表しているが、日数を重ねるごとに基礎コンクリート１６上に構造物を構築しており、土圧計２０に作用する載荷荷重を増加させている。
【００６９】
図５に示すように、比較例１の土圧計設置構造５００では、土圧計２０に作用する載荷荷重が増加しても（日数が増えても）、地盤改良体の土圧は小さく、地盤改良体の土圧を正確に測定できないことが分かった。
これは、砂５０８の剛性が、地盤５０２の剛性に比べて極めて低いため、土圧計５１０に作用する載荷荷重が周囲の地盤５０２に逃げてしまうことが原因であると想定される。また、土圧計５１０の受圧面に砂５０８と接触しない部分が存在するため、受圧面に正確な荷重が伝わらないことも原因であると想定される。
【００７０】
一方、実施例１の土圧計設置構造１０では、土圧計２０に作用する載荷荷重が増加するにつれて（日数が増加するにつれて）、地盤改良体の土圧の変化が大きく、地盤改良体の土圧を正確に測定できることが分かった。
これは、充填材３２に砂よりも表面が平らで剛性が高いセメント系グラウト材を用いたことに起因するものと想定される。
【００７１】
＜ＦＥＭ解析＞
充填材３２（グラウト材）の剛性を変化させて、土圧計２０の受圧面２２に作用する圧力をＦＥＭ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ）解析により、計算した。解析モデルは、図３に示す土圧計設置構造１０に基づいて作成した。
【００７２】
ＦＥＭ解析に用いた解析物性表を、表１に示す。なお、充填材３２のヤング係数は表１では、「ｘ」として表記している。
【００７３】
【表１】
2012132202.tif 000003
【００７４】
ＦＥＭ解析では、充填材３２のヤング係数「ｘ」を、地盤改良体１２の１／１０倍の剛性である１．７５５０×１０５ｋＮ／ｍ２、地盤改良体１２と同一の剛性である１．７５５０×１０６ｋＮ／ｍ２、地盤改良体１２の１０倍の剛性である１．７５５０×１０７ｋＮ／ｍ２に変化させた。
【００７５】
図６は、充填材３２のヤング係数「ｘ」を１．７５５０×１０５ｋＮ／ｍ２とし、土圧計２０の受圧面２２に作用する圧力をＦＥＭ解析により計算した結果を示す図である。図７は、充填材３２のヤング係数「ｘ」を１．７５５０×１０６ｋＮ／ｍ２とし、土圧計２０の受圧面２２に作用する圧力をＦＥＭ解析により計算した結果を示す図である。図８は、充填材３２のヤング係数「ｘ」を１．７５５０×１０７ｋＮ／ｍ２とし、土圧計２０の受圧面２２に作用する圧力をＦＥＭ解析により計算した結果を示す図である。なお、図６〜８中の数値は、土圧計２０の受圧面２２に作用する圧力の正確度σｚｚを示しており、σｚｚ＝−１．０は正確な値であることを示す。
【００７６】
図６〜図８に示す結果から、土圧計２０の受圧面２２に作用する圧力をより正確な値とするためには、充填材３２の剛性を、地盤改良体１２の剛性よりも低く、且つ地盤改良体１２の剛性の１／１０倍の剛性よりも高くすれば良いことが分かった。
【００７７】
そこで、土圧計２０の受圧面２２に作用する圧力と、地盤改良体１２に発生する反力を同一となるようにすれば、土圧計２０の受圧面２２に作用する圧力をより正確な値とすることができると考えられる。これらの力を同一とするには、「発明を実施するための形態」の欄で説明したように、充填材３２の剛性を、上記式（３）で表されるＫ１とすれば良い。
【００７８】
この充填材３２の剛性（ヤング係数）の理論値Ｋ１を、表１の数値を用いて計算すると、Ｋ１＝４．４×１０５ｋＮ／ｍ２となった。このＫ１の値は、地盤改良体１２のヤング係数よりも低く、且つ地盤改良体１２のヤング係数の１／１０倍のヤング係数よりも高いことが分かった。また、実施例１で用いた充填材３２のヤング係数も、理論値Ｋ１の桁数と同じとなり、理論値Ｋ１に近いことが分かった。
【００７９】
そして、充填材３２のヤング係数として理論値Ｋ１付近の値である４．０×１０５ｋＮ／ｍ２を用い、土圧計２０の受圧面２２に作用する圧力をＦＥＭ解析により計算した。解析モデルは、上記同様に、図３に示す土圧計設置構造１０に基づいて作成した。
【００８０】
図９は、充填材３２のヤング係数「ｘ」を４．０×１０５ｋＮ／ｍ２とし、土圧計２０の受圧面２２に作用する圧力をＦＥＭ解析により計算した結果を示す図である。
【００８１】
図９に示すように、土圧計２０の受圧面２２に作用する圧力の正確度σｚｚは、図６〜図８に示す圧力に比べ、−１．０に近づいており、充填材３２のヤング係数を理論値Ｋ１付近とすれば、土圧計２０に作用する圧力を正確に測定できることが分かった。
【符号の説明】
【００８２】
１０   土圧計設置構造
１２   地盤改良体
１６   基礎コンクリート（載荷版）
２０   土圧計
２２   受圧面
３０   凹部
３２   充填材
３４   保護部材
【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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【図９】
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【図１０】
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