(57)【要約】【課題】地盤改良による山留め壁変形抑止効果を合理的、且つ簡便に評価することができる。【解決手段】改良地盤を所定領域の地盤改良体および原地盤からなる単位周期構造体の集合体とみなし、改良地盤の等価弾性マトリックスを求め、等価弾性マトリックスの成分である改良地盤の水平方向の等価ヤング係数ＥＨを用いて水平方向の山留め壁変形抑止効果を表す指標αを算出し、算出された指標αに基づいて改良地盤の地盤改良率との相関関係を示す簡易評価チャートを作成し、この簡易評価チャートを用いて地盤改良による山留め壁変形抑止効果を評価するようにした。【選択図】図１
2009185546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤改良体が根切り底面以深の原地盤内に配設されてなる改良地盤において、この改良地盤の山留め壁変形抑止効果を表す指数αと前記改良地盤の地盤改良率との相関関係を示す簡易評価チャートを用いた地盤改良による山留め壁変形抑止効果の評価方法であって、
前記改良地盤を所定領域の前記地盤改良体および前記原地盤からなる単位周期構造体の集合体とみなし、（１）式を用いて前記改良地盤の等価弾性マトリックスＣＨを求め、
該等価弾性マトリックスＣＨの成分である前記改良地盤の水平方向の等価ヤング係数ＥＨを用いて（２）式より水平方向の前記山留め壁変形抑止効果を表す指標αを算出し、
算出された前記指標αに基づいて前記簡易評価チャートを作成することを特徴とする地盤改良による山留め壁変形抑止効果の評価方法。
【数１】
2009185546.tif 000009
【数２】
2009185546.tif 000010
但し、Ｃ：前記単位周期構造体の弾性マトリックス、Ｉ：単位マトリックス、Ｘ：前記単位周期構造体に単位マクロ歪を作用させたときの応答変位ベクトル、ｙ：ミクロスケール、Ｙ：前記単位周期構造体の領域、Ｅｓ：原地盤のヤング係数
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良による山留め壁変形抑止効果の評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、市街地再開発工事が増加しており、市街地での工事は必然的に近接施工となる現状がある。このような近接施工時では、山留め壁変形に伴う周辺地盤変形が生じる場合があり、とくに周辺地盤変形が過大となる場合には、隣接建物が傾斜・転倒したり、基礎破壊、埋設管破壊、道路陥没などを引き起こすおそれがあった。そのため、市街地での地下掘削を伴う工事においては、山留め壁変形に伴う周辺地盤変形を抑止するために、セメント攪拌系の地盤改良工法を採用した地盤改良が多く行われている。
【０００３】
この地盤改良工法は、任意の改良形状で地盤を改良することが可能であるため、目的や基礎形式によって改良形状が異なっており、例えば、軟弱地盤においては、地下掘削工事における山留め壁変位抑止対策として、根切り底面以深を格子状、または杭状に地盤改良することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１は、液状化の可能性をもつ砂層地盤において、液状化の可能性のない地盤に達するようにしてセメントミルクなどの固結性薬剤を砂層地盤に混合させる地盤改良工法によって平面視格子状に区画した地盤固結遮水壁を造成する地盤改良を行い、この地盤固結遮水壁上に構築物の基礎躯体を形成し、地盤固結遮水壁の外方に隣接する非改良地盤との間で地下水や砂の流動を遮断する基礎構造について開示したものてある。
【特許文献１】特開平１０−４６６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、格子状に地盤改良した山留め壁変形抑止効果は、地盤反力係数（バネ値）から評価することが多く、この地盤反力係数は地盤改良体と原地盤の地盤反力係数を面積平均した次式によって求められている。
但し、ｋｈｅ：改良地盤全体としての等価水平地盤反力係数、ｋｈｓ：改良体の水平地盤反力係数、ｋｈ０：原地盤の水平地盤反力係数、Ｗ：改良体の幅、Ｗ０：改良体間隔である。
ｋｈｅ＝（Ｗ／Ｗ０）ｋｈｓ＋（（Ｗ０−Ｗ）／Ｗ）ｋｈ０
【０００５】
すなわち、格子状の地盤改良体における上式では、山留め壁に直交する方向の地盤改良壁の剛性のみを考慮した式となっており、山留め壁に沿って平行する方向の地盤改良壁の剛性を考慮していないため、山留め壁変形防止効果が合理的に評価することができないという欠点があった。
また、杭状に地盤改良した山留め変形抑止効果については、合理的に評価する方法が無く、その評価方法が求められていた。
【０００６】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、地盤改良による山留め壁変形抑止効果を合理的、且つ簡便に評価することができる評価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】
上記目的を達成するため、本発明に係る地盤改良による山留め壁変形抑止効果の評価方法では、地盤改良体が根切り底面以深の原地盤内に配設されてなる改良地盤において、この改良地盤の山留め壁変形抑止効果を表す指数αと改良地盤の地盤改良率との相関関係を示す簡易評価チャートを用いた地盤改良による山留め壁変形抑止効果の評価方法であって、改良地盤を所定領域の地盤改良体および原地盤からなる単位周期構造体の集合体とみなし、（１）式を用いて改良地盤の等価弾性マトリックスＣＨを求め、等価弾性マトリックスＣＨの成分である改良地盤の水平方向の等価ヤング係数ＥＨを用いて（２）式より水平方向の山留め壁変形抑止効果を表す指標αを算出し、算出された指標αに基づいて簡易評価チャートを作成することを特徴としている。
【０００８】
【数１】
2009185546.tif 000003
【０００９】
【数２】
2009185546.tif 000004
【００１０】
但し、Ｃ：前記単位周期構造体の弾性マトリックス、Ｉ：単位マトリックス、Ｘ：前記単位周期構造体に単位マクロ歪を作用させたときの応答変位ベクトル、ｙ：ミクロスケール、Ｙ：前記単位周期構造体の領域、Ｅｓ：原地盤のヤング係数
ここで、地盤改良率（％）とは、地盤改良体の面積／改良地盤の全面積である。また、単位マクロ歪とは、改良地盤の平均歪を１とすることをいう。
【００１１】
本発明では、改良地盤を物体とみなし、単位周期構造体を当該物体を構成する基本セルと考えると、改良地盤の等価弾性マトリックスＣＨは（１）式により得られる。単位周期構造体の弾性マトリックスＣおよび応答変位ベクトルＸは、数学的均質化法（以下、単に均質化法という）を用いて力学的あるいは解析的に求めることができ、それらを（１）式に代入すれば改良地盤の等価弾性マトリックスＣＨが算出される。
そして、改良地盤の等価弾性マトリックスＣＨが算出されると、等価弾性マトリックスＣＨの成分である改良地盤の水平方向の等価ヤング係数ＥＨを用いて（２）式から水平方向の山留め壁変形抑止効果（地盤改良効果）を表す指標αを算出することができる。
【００１２】
したがって、柱状改良や格子状改良などの改良形状ごとに（地盤改良体のヤング係数／原地盤のヤング係数）をパラメータとして、山留め壁変形抑止効果を表す指標αと当該改良地盤の地盤改良率との相関関係を示す簡易評価チャートを予め作成しておくことで、改良形状、改良地盤の材質、施工法に応じた精確な改良地盤の等価水平地盤反力係数を算定することができる。つまり、本簡易評価チャートより算定される等価水平地盤反力係数は、山留め壁に対して水平方向の地盤改良壁の剛性を変形抑止効果として評価することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の地盤改良による山留め壁変形抑止効果の評価方法によれば、均質化法を用いて改良地盤の水平方向の等価ヤング係数ＥＨを用いて改良形状に応じた改良地盤の山留め変形抑止効果を表す指標αを算出し、それに基づいた簡易評価チャートを用い、水平方向の地盤圧縮特性を考慮した改良形状に応じた精確な改良地盤の等価水平地盤反力係数を算定することができるので、改良形状に対応して山留め壁変形抑止効果を合理的、且つ簡便に評価することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態による地盤改良による山留め壁変形抑止効果の評価方法について、図１乃至図３に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態による格子状改良の場合の山留め壁変形抑止効果を表す指標を求めるための簡易評価チャート、図２は格子状改良の場合の山留め壁変形抑止効果を表す指標を求めるための簡易評価チャート、図３は図２に示す部分拡大図である。なお、図中のａは（地盤改良体のヤング係数／原地盤のヤング係数）である。
【００１５】
本実施の形態では、地盤改良による山留め壁変形抑止効果を評価するための指標を求めるための簡易評価チャートを作成する場合、先ず、柱状改良や格子状改良など改良形状を選択する必要がある。ここで、地盤改良体には、セメント攪拌系の地盤改良工法による地盤改良体が採用されている。
【００１６】
次に、改良形状を考慮した改良地盤全体の等価変形係数を、均質化法の理論から求める。すなわち、ａ（地盤改良体のヤング係数／原地盤のヤング係数）および地盤改良率を設定して単位周期構造体の弾性マトリックスＣおよび応答変位ベクトルＸを力学的あるいは解析的に求め、（３）式を用いて改良地盤の等価弾性マトリックスＣＨを算出する。
【００１７】
【数３】
2009185546.tif 000005
【００１８】
次に、（４）式のＣＨの逆行列により、等価弾性マトリックスＣＨの成分として得られた改良地盤の水平方向の等価ヤング係数ＥＨを用いて、（５）式から水平方向の山留め壁変形抑止効果を表す指標αを算出する。この指標αは、地盤改良の水平方向の等価ヤング係数EＨと原地盤のヤング係数ＥＳとの比として定義されたものである。なお、（４）式中のｘ、ｙ、ｚは、ｘｙｚ方向を示している。
【００１９】
【数４】
2009185546.tif 000006
【００２０】
【数５】
2009185546.tif 000007
【００２１】
以下、ａおよび地盤改良率を順次、変えて山留め壁変形抑止効果を表す指標αを算出し、ａをパラメータとして、前記指標αと当該改良地盤の地盤改良率（％）との相関関係を示す曲線群を求めることにより、選択した改良形状に対応する山留め壁変形抑止効果を表す指標αを求めるための簡易評価チャート、すなわち、改良地盤全体のヤング係数ＥＨを原地盤のヤング係数ＥＳで無次元化表示した簡易評価チャートを得ることができる（図１乃至図３参照）。
【００２２】
そして、図１乃至図３に示す簡易評価チャートを利用する場合は、山留め壁変形抑止効果を表す指標αを先ず設定し、簡易評価チャートを用いて最適なａと地盤改良率の組合せを設計的観点から選択することになる。例えば、図１に示す格子状改良の場合、山留め壁変形抑止効果を表す指標αを１０に設定すると、ａ＝１００において地盤改良率を１５％、ａ＝６４において地盤改良率を２５％、或いはａ＝３６において地盤改良率を４０％とすればよいことがわかる。
また、図２及び図３に示す柱状改良の場合、山留め壁変形抑止効果を表す指標αを１０に設定すると、ａ＝２５６において地盤改良率を７０％とすればよいことがわかる。
【００２３】
部分改良地盤の等価水平地盤反力係数ｋｈｅは、（６）式により算定することができる。このように算定される等価水平地盤反力係数ｋｈｅは、改良形状、改良地盤の材質、施工法に応じた精確な値となり、山留め壁に対して水平方向の地盤改良壁の剛性を変形抑止効果として評価することができる。つまり、従来のように山留め壁に対して直交する方向の地盤改良壁の剛性のみを考慮したものではなく、山留め壁に沿って平行する方向の地盤改良壁の剛性も考慮して山留め壁変形防止効果を合理的に評価することができる。
【００２４】
なお、本山留め壁変形抑止効果の評価方法では、山留め壁の背面側（つまり掘削しない側）に地盤改良を行った場合でも適用することが可能である。
そして、本山留め壁変形抑止効果の評価方法を行うことで、山留め壁に使用する資材費を削減することができ、工事費の低減を図ることができる。
【００２５】
【数６】
2009185546.tif 000008
【００２６】
但し、ｋｈｅ：改良地盤全体としての等価水平地盤反力係数、ｋｈ０：原地盤の水平地盤反力係数
【００２７】
上述のように本実施の形態による地盤改良による山留め壁変形抑止効果の評価方法では、均質化法を用いて改良地盤の水平方向の等価ヤング係数ＥＨを用いて改良形状に応じた改良地盤の山留め変形抑止効果を表す指標αを算出し、それに基づいた簡易評価チャートを用い、水平方向の地盤圧縮特性を考慮した改良形状に応じた精確な改良地盤の等価水平地盤反力係数ｋｈ０を算定することができるので、改良形状に対応して山留め壁変形抑止効果を合理的、且つ簡便に評価することができる。
【００２８】
以上、本発明による地盤改良による山留め壁変形抑止効果の評価方法の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態では浅層・深層混合処理をはじめとするセメント系の地盤改良体を採用しているが、これに限定されることはなく、例えばシリカ系或いは水ガラス系などの薬液注入による固化体であってもかまわない。さらにサンドコンパクションパイルなどの締固めによる地盤改良、コンクリート構造体、鋼材製品であってもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態による格子状改良の場合の地盤全体の変形抑止効果を表す指標を求めるためのチャートである。
【図２】格子状改良の場合の地盤全体の変形抑止効果を表す指標を求めるためのチャートである。
【図３】図２に示す部分拡大図である。
【図１】
2009185546.tif 000011
【図２】
2009185546.tif 000012
【図３】
2009185546.tif 000013