PCa 六角形ブロックを用いた基礎の支持力発揮機構
向谷光彦*，松山哲也**，松原三郎***，小林由佳*，亀山剛史**
Bearing Capacity Characteristics of the Sandy Soil using Honeycomb Block Foundations
Mitsuhiko MUKAITANI*, Tetsuya MATSUYAMA**, Saburo MATSUBARA***,
Yuka KOBAYASHI* and Takeshi KAMEYAMA

Abstract
The bearing capacity of honeycomb precast concrete block, such as counter measure against soft ground improvement,
significantly depends on the interaction between the ground and the surface of concrete block. In general, a few blocks forfoundation affects the bearing capacity. In this study, the laboratory tests using 1/10 scaled precast concrete blocks on sandy
soil ground were proposed. The bearing capacities were evaluated by maximum value between the settlement and the load
strength by using the model tests.

Keywords：Foundation block, Bearing capacity, Slip line, Sandy soil, Model test
製の基礎ブロックを単体または複数個の組み合わせ１．はじめに基礎を構築するものである。
軟弱地盤対策として，従来から良質土による置換

本論文では，六角形基礎ブロックを鉛直載荷するえやセメント混合処理に代表される表層安定処理やことにより地盤を破壊させ，六角形基礎ブロックの独楽型基礎等が実施されている。しかし，耐震性の最大支持力を計測した。六角形基礎ブロックの 2 次確保や周辺への環境に配慮された工法としてそれぞ元模型土槽を用いた 1/10 スケールの室内載荷実験をれ十分ではないという現状がある。近年，集中豪雨行い，その支持力発揮機構を検証した。そのときにや大規模地震の発生により，地盤被害が懸念され，発生する地盤のすべり面観測を市販のハンダ線を土軟弱地盤対策が改めて注目されている。今後，さら中に挿入することにより離散的にとらえた。さらに，に劣悪な環境条件や既設構造物の影響を受ける条件

基礎ブロックの根入れ深さの影響を検討するととも下での施工が想定される。したがって，ボックスカに基礎ブロックの形状の比較実験を行う。これらのルバートやＬ型擁壁等の支持力確保や耐震性向上をことにより，六角形基礎ブロックの支持力発揮のメ目指すには，施工性が良く低コストで，かつある程カニズムを明らかにした。また，従来から使用され度の性能を有する軟弱地盤対策工法の普及が望まれているプレキャストコンクリート製独楽型基礎ブロる。こうした問題に対し，プレキャスト製六角形基ックについても 1/10 スケール模型を作製した。これ

礎ブロックによる軟弱地盤対策工法を想定して基礎らの総合的な検討について報告する。の支持力発揮機構に関する一連の検証実験1) 2)を行った。本工法では，プレキャストコンクリート(PCa)

２．試料，実験装置，実験の概要*香川高等専門学校専攻科
本実験は，風乾状態の海砂(Uc=2.46，U’c=0.541，**日本興業(株)Dmax=2.00mm ， D60=0.320mm ， D50=0.250mm ，***香川高等専門学校 建設環境工学科

D30=0.150mm ， D10=0.130mm ， ρ s=2.55g/cm3 ，59

香川高等専門学校研究紀要5(2014)ρd=1.31g/cm3，γd＝13.1kN/m3，e=0.770)を使用した。

は可能であるが，ハンダ線下部は移動しないと仮定

また，比較実験として使用した礫とともに粒径加積して観測する。土槽内部には，模型と土槽との間の曲線を図-2.1 に示す。

隙間ができないように剛板を入れ，2 次元の変形条件を維持できるように調整する。2 次元模型土槽の側面が載荷時に膨らむことを抑制するため，土槽の上部を写真-2.1 のように金属棒により拡幅防止装置を取り付けた。
六角形基礎ブロック，独楽型基礎ブロックの形状を図-2.3 に，六角形基礎ブロックを写真-2.2 に示す。
無筋コンクリート製の実物の 1/10 スケールの六角形基礎ブロックと独楽型基礎ブロックの 2 種類を用いた。

図-2.1 使用した試料の粒径加積曲線

図-2.2 2 次元模型土槽の側面図

六角形基礎ブロック

独楽型基礎ブロック

図-2.3 六角形基礎ブロックと独楽型基礎ブロックの形状(実寸)

写真-2.1 模型土槽における拡幅防止状況
写真-2.2 六角形基礎ブロック
図-2.2 は実験に使用した 2 次元模型土槽(アクリル製，長辺方向 100cm，短辺方向 25cm，高さ 55cm，

図-2.3 に示すように，六角形基礎ブロックは 2 個，厚さ 1.5cm)である。この土槽内に最初 10cm の試料

独楽型基礎ブロックは 4 個四角形に並べ，どちらもを敷き，層厚 5cm ごとに均一に堆積させ，突き固め

図-2.2 のように 2 次元模型土槽の端に設置する。たて土層を作製する。土層厚は 31cm となる。その後，だし，六角形基礎ブロックは比較のため，中央に設長さ 30cm ハンダ線(直径 1.2 ㎝)を 6 本，中央に図-2.2置した実験をする。2 次元模型土槽の端に設置したのように 5cm ごとに設置する。細長い直径 0.3cm の実験については，少なくとも 2 回以上実施して再現

金属管の中にハンダ線を入れ，ともに土中に挿入し性を確認している。油圧ジャッキにより基礎ブロッた後，金属管のみ取り出すことにより，ハンダ線がクの沈下量が 0.2cm/min となるようにダイヤルゲー27cm 挿入された状態にする。載荷後，試料を出しなジを確認しながらジャッキを載荷する。評価項目は，がら，ハンダ線が変形しないように取り出す。ハン

最大荷重である。

ダ線の両端は固定しておらず，土中を移動すること比較実験として擬似的 3 次元の変形が許容できる60

向谷光彦

他：PCa 六角形ブロックを用いた基礎の支持力発揮機構

模型実験を行った。風乾状態の礫(Uc=6.25，U’c=1.69，また，ふるいにより落下させたもの，突き固めたもDmax=4.75mm，D60=2.50mm，D50=2.20mm，D30=1.30mm，のの方が直投したものに比べて支持力は大きくなっ3

3D10=0.400mm ， ρ s=2.64g/cm ， ρ d=1.67g/cm ，ている。これは，ふるい落下，突き固めることによγd=16.7kN/m3，e=0.585)を使用した。粒径加積曲線

り土槽の密度が大きくなり支持力が増加したものとは図-2.1 に示す。

考えられる。ただし，海砂では突き固めても礫ほど実験では，3 次元土槽(プラスチック製，長辺方向の大きな支持力は得られなかった。すべり線は，454.5cm，短辺方向 34.5cm，高さ 21.35cm) を使用す

種類の土質実験のうち，「海砂(突固め)」と「礫」のる。この土槽内の表層の試料をスコップで 5 杯取り2 種類ですべり線が観測された。したがって，土層出し，試料が均一になるようにかきまぜ，取り出しの密度，地盤材料の粒径とすべり線の発生が関連した試料を水平になるように入れ，表層を突き固めてていると考えられる。

土層を作製する。土層厚は 15cm となる。
実験には，図-2.3 に示す無筋コンクリート製の実３．２ 六角形基礎ブロックの支持力に及ぼす拘束物の 1/10 スケールの六角形基礎ブロックと独楽型基条件の影響礎ブロックの 2 種類を用いる。

変形の拘束条件と試料の相違が最大支持力に及ぼ六角形基礎ブロックと独楽型基礎ブロックは 3 次す影響について考察する。図-3.2 に 3 次元土槽と 2元模型土槽の中央部に並べ，油圧ジャッキにより基次元模型土槽，また，礫と海砂の最大支持力の比較

礎ブロックの沈下量が 0.2cm/min となるようにダイを示す。試料が同一である礫土槽について比較するヤルゲージを確認しながら載荷する。と，2 次元を基準とした場合，3 次元はその 3 割程度と，最大支持力が小さくなる。2 次元から 3 次元に

３．実験結果と考察なることにより破壊可能な方向が多くなるため，最大支持力が減少すると考えられる。

３．１ 六角形基礎ブロックの支持力に及ぼす粒径の影響

図-3.2 3 次元と 2 次元変形条件と支持力の関係(六角形 2 個，根入れ 0cm)
図-3.1 土質条件と支持力の関係同じ拘束条件でも土層試料の違いにより最大支持(六角形 2 個，2 次元，端配置，根入れ 0cm)

力は変わり，2 次元模型土槽において礫を基準とした場合，海砂はその 5 割程度となる。礫は海砂と比載荷試験より得られた土質条件と支持力の関係をべて粒径が大きいため剛性が大きく，粒子同士がか

図-3.1 に示す。試験はすべて六角形基礎ブロック 2み合わさることにより，大きなせん断抵抗力が発揮個(根入れ 0cm)を用いて行った。土質条件は，海砂をされることが理由として考えられる。海砂試料の 2土槽に直投したもの，ふるいにより落下させたもの，次元模型土槽の基礎ブロックの位置(端と中央)の違突き固めを行ったもの，礫を直投したものの合計 4いによる最大支持力を比較するとほぼ等しい値であ種類である。図より海砂と礫の最大荷重を比較する

る。このことから，試料の粒径の違いは拘束条件にと礫の方が大きな支持力が得られることが分かる。

比べて最大支持力に与える影響が大きいことが分か

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香川高等専門学校研究紀要5(2014)

る。

図-3.3 根入れ深さと基礎ブロック位置による最大支持力の関係 (六角形 2 個，2 次元，海砂)
図-3.4 すべり線法による計算値と実測値の比較

３．３ 六角形基礎ブロックの支持力に及ぼす根入(2 次元，端配置，海砂)れの影響
2 次元模型土槽による根入れ深さと基礎ブロック位置別の最大支持力の比較を図-3.3 に示す。根入れ

今回，すべり線法 3),4)による計算では，土の内部摩0cm における端部載荷を基準とすると，中央はその擦角と粘着力の値を用いて，計算する。強度定数の8 割程度と差が認められるが，比較的近いことが分

内部摩擦角と粘着力は，乾燥試料の室内定圧一面せかる。また，基礎ブロック位置を端とした条件につん断試験を実施し，供試体内の密度が 2 次元模型土いて根入れ深さ毎に比較すると，根入れを基礎ブロ槽内の試料と同じ密度になるように質量を調整してックの高さである 4 ㎝にすることにより最大支持力要素試験を実施した。入力する値はそれぞれ内部摩が増加することが分かる。これは，根入れを大きく擦角φd=49.7°，粘着力 cd≒0 である。土の強度定数することにより，土塊の破壊モデルのすべり面が増は最大支持力に大きく影響を及ぼすので，その値の加するためであると考えられる。また，前記の荷重-選定には注意を要する。

沈下挙動より，荷重が増加するとともに沈下量が増加することがいえる。はじめから根入れをすることにより土かぶり厚が大きくなり，押し動かす試料の量が大きくなるため，最大支持力が増加すると考えられる。
今回，根入れ 0cm から基礎ブロックの 1/2 の高さである 2 ㎝に最大支持力の増加が見られない理由は，最大支持力の取り扱いに要因がある。したがって，
図-3.5 支持力試験後に観察されたハンダの変形状況

根入れを大きくすると最大支持力の増加が期待されるが，その上昇幅は比例関係ではないことが分かる。

H (mm)

３．４ すべり線法による六角形基礎ブロックの支持力の推定
根入れすべり線法により最大支持力を計算し，実測値と比較する。図-3.4 は，初期の根入れ深さごとの計算値と実測値の比である。六角形基礎ブロック，独楽型基礎ブロックともにどれも計算値の 1～2.5 割増しの大きな最大支持力が発生することが分かる。

B (mm)

図-3.6 土中と地表面のすべり面位置の関係

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向谷光彦

他：PCa 六角形ブロックを用いた基礎の支持力発揮機構

３．５ 六角形基礎ブロックの支持力試験時に観測

5) 根入れを大きくすることによる最大支持力の増された土中と地表面のすべり線形状加量は，直線的でないことが分かった。これは，形すべり線計測により得られたすべり線の観測結果状，個数が異なっても同じである。

を図-3.5 に，地点面の基礎端部からすべり面法先ま6) 初期の根入れ深さごとのすべり線法による最大での距離を図-3.6 に示す。図-3.5 より基礎端部から，支持力の計算値と実測値を比較すると，六角形基礎連続的にすべり線が発生しハンダが変形しているこブロック，独楽型基礎ブロックともにどれも計算値とがわかる。また，地表面にもすべり線の法先が図の 1～2.5 割増しの大きな最大支持力が発生することのように発生した。中央部が凸になっているのは，が分かった。

側面の板と砂粒子間摩擦の影響が表れているものと

7) 根入れを大きくすると六角形基礎ブロックは基考えられる。図-3.6 よりすべり線は，基礎端部から礎ブロックからすべり面の法先までの距離；B が大300～500mm の範囲で発生する傾向がみられた。まきくなった。そのため，根入れを大きくすることにた，基礎の根入れを行うことにより，すべり面法先より，すべり面が土中深くに生じると考えられる。

が 400mm 付近に発生し，深層方向に深いすべり線が8) 六角形基礎ブロックの根入れ 0，2，4 ㎝のハンダ形成されていることがわかる。したがって、根入れ線によるすべり面の観測では，4 ㎝のすべり面が最深さを大きくすることにより、深層方向にすべり線も深くなった。これは根入れを大きくすることによが形成され，結果として支持力が増大するものと思り，すべり面発生位置が深くなり，結果として，すわれる。

べり面の距離が長くなり，大きな最大支持力が発生すると考えられる。
9) ハンダ線によるすべり面の観測では，どの場合も，４．まとめ

すべり線法から得られたすべり面よりもやや小さな砂質土における 2 次元模型土槽にて 1/10 スケール形状となった。すべり面が発生する部分は，すべりの六角形基礎ブロックによる室内載荷実験により得線法で予測する領域よりも表層部の領域の方が大きられた地盤の支持力発揮機構について検討を行った。

いため，最大支持力は小さく算定されたためと考え

六角形基礎ブロックを鉛直載荷することにより，地られる。

盤を破壊させ，六角形基礎ブロックの最大支持力を計測した。また，そのときに発生する地盤のすべり

参考文献

面の観測はハンダ線を土中に挿入することにより離

1) 乃村智子，向谷光彦，松山哲也，右近雄大，吉田散的にとらえた。得られた結論は，以下のとおりで

真一郎：ローコスト型基礎ブロックの支持力に及ぼある。

す形状と配置の影響，（公財）地盤工学会四国支部平

1) 粒径が大きい地盤材料ほど，大きな支持力が得ら

成 23 年度技術研究発表会講演概要集，pp. 51-52，れた。これは，基礎ブロックに対する相対的な材料2011.の粒径が影響を及ぼしたためである。

2) 乃村智子：六角形基礎の静的支持力特性に及ぼす

2) 土層作製方法では，突固め法が最も大きな支持力

根入れの影響，平成 24 年度中国・四国地区高等専門が得られた。これは，突き固めを行うことにより土学校専攻科生研究交流会＜土木・建築部門＞予稿集，中の密度が大きくなったためである。

pp. B17-B18，2012.

3) 試料や拘束条件を変化させた実験から最大支持

3) 吉嶺充俊：Excel で学ぶ土質力学， pp. 77-92，オ

力は基礎ブロックの位置(端，中央)の違いよりも試料ーム社，2006.の違いの方が与える影響が大きいことが分かった。

4) (公財)地盤工学会：支持力入門, pp. 15-35，(公財)4) 根入れを 4 ㎝することにより最大支持力が増加す

地盤工学会，2009.

ることが分かった。これは，根入れを大きくすることにより，土塊の破壊モデルのすべり面が増加するためであると考えられる。

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