こうえいフォーラム第 18 号 / 2009.12

宅地谷埋め盛土の地震時の対策工に対する実験的考察
DYNAMIC CENTRIFUGE MODEL TEST OF PREVENTION WORKS FOR RESIDENTIAL FILLSLOPE SUBJECTED TO EARTHQUAKE LOADS

太田敬一 *・伊藤圭一 *・倉岡千郎 *・上野雄一 **・竹家宏治 ***・廣嶼孝也 ***Keiichi OTA, Keiichi ITO, Senro KURAOKA, Yuichi UENO, Koji TAKEYA, Takaya HIROSHIMA

Ground anchors are a widely used countermeasure for stabilization of natural andmanmade slopes in Japan. Hence, the interactions between ground anchors and slopes
under seismic loading need to be studied to develop rational design concepts and methods
for ground anchors to be used in earthquake prone areas. Centrifuge model tests have been
performed in this research to study characteristics of dynamic and residual loads on groundanchors installed in slopes subjected to seismic loads. The results showed that the modelslope, partially submerged under water, exhibits circular failure even with ground anchorswith pre-tension and that the amplitude of the oscillating loads on the ground anchors weremarkedly high, suggesting that the loads may exceed the design capacity depending on thestability of the slope and intensity of the earthquake. In view of the possible failure of groundanchors due to excess pore water pressure, additional tests were conducted with model slopes
containing simulated drainage pipes in the form of perforated plastic tubes. The drainage
pipes significantly reduced the excess pore water pressure, which in turn enhanced thestability of the slope and reduced loads on the ground anchors.

Keywords ：valley slopes, dynamic centrifuge model test, earthquake, ground anchors,
groundwater drainage works

1. はじめに盤の変動機構について考察し、次にこの機構を踏まえ地震による地盤変動の抑制に効果を発揮する地下水排除工を提高度成長期以降の住宅需要の増加に伴い、台地や丘陵の案するものである。今回実施した実験の結果によれば、地谷部を埋め立てた盛土地盤（「谷埋め盛土」）は、近年発盤内の地下水は、地震時に発生する地盤の変形、アンカー

生した大規模な地震（1995 年阪神淡路大震災、2004 年中工の軸力に大きな影響を及ぼし、その要因の 1 つとして地越地震、および 2007 年中越沖地震）により甚大な被害を

震時に地盤内に生じる間隙水圧の影響が考えられること、被った。これを受け国交省都市地域整備局より大規模地震

この間隙水圧の上昇を抑制する地下水排除工（排水器材）

に対する谷埋め盛土の危険度評価のための調査方法を示しとアンカー工を併用した場合、地盤の変形とアンカー工のた「大規模盛土造成地の変動予測調査ガイドライン」が発軸力が抑制されることが分かった。以下に実験方法と結果刊され、現在、神奈川県川崎市、鳥取県、愛知県豊田市等などの詳細を示す。

にて「大規模盛土造成地マップ（盛土分布図）」が公表されている。また地震による谷埋め盛土の被害を軽減するための対策事業として、国の補助事業「大規模盛土造成地滑動崩落防止事業」が設定され（図－ 1 は工事のイメージ図）、
平成 19 年の中越沖地震で被災した柏崎市山本団地に適用されている。

図－ 1

大規模盛土造成地滑動崩落防止工事イメージ 1）

本稿は図－ 1 の防止工事に挙げられている対策工の内アンカー工と地下水排除工に着目し、先ずアンカー工の施工
された盛土斜面の地震時のアンカー工の抑止機構および地

2. 遠心力模型実験（1）実験の目的*
日本工営㈱ 技術本部 中央研究所 総合技術開発部** 日本工営㈱ コンサルタント国内事業本部 国土保全事業部*** ㈱エスイー 営業統括本部

地震に伴い斜面に施工されたアンカー工の抑止機構を示す事例としては、急傾斜地で軸力を計測した事例 2）や、
13

宅地谷埋め盛土の地震時の対策工に対する実験的考察

遠心力模型実験による加振実験の事例 3） があり、地震に工の配置方向に沿わせ、水平面より斜め下向きに配置する

伴いアンカー工の軸力が増加することが示されている。こ点に特徴がある。

の他地すべり対策工として施工されたアンカー工が地震に

地下水は水を使用し、土槽底面から 75mm の高さに水伴い破断した事例 4） も報告されており、地震に伴い設計

位を設定した。遠心力模型実験では液状化などの実験を行

時には想定されていない現象が発生したものと考えられう場合、遠心場における相似則を満たすようシリコンオイる。また砂質地盤で地下水がある場合、地震に伴うせん断ルなどの粘性流体を用いることが一般であるが、本実験で変形により地盤内の間隙水圧が上昇して液状化が発生し、は特定の現場の間隙水圧の上昇量の予測や再現が目的では構造物に被害が発生することはよく知られていることであなく、仮想の条件下において排水器材による間隙水圧の上り、これに対し過剰間隙水圧を消散させる各種の液状化対昇の抑制効果などの確認が目的であるため、粘性流体の代5）策工法が示されている 。

わりに水を用いた。なお粘性流体と水を用いた既往の比較

アンカー工の施工された斜面で地震時に懸念されること

実験結果では、加振に伴う模型土槽の初期のせん断変形にの 1 つとして、地震により地盤の変形はどの程度発生す

よる間隙水圧の上昇量について、粘性流体と水の差は小さ

るのか、またアンカー工の軸力は所定の荷重を超過しない

く示されており 6）、従って本実験は粘性の影響が小さい初かである。本検討では、遠心力模型実験にてアンカー工を期のせん断変形に対する間隙水圧の上昇に対する排水器材

配置して盛土斜面を用いてこの点を確認し、今後の地震時の抑制効果を示す実験である。

の谷埋め盛土や地すべりのような斜面に対するアンカー工の設計方法を検討する際の基礎的なデータを収集する目的で実施した。更にこれらのデータを分析し、地震に伴う盛土斜面の変形の発生機構やアンカー工の軸力の変動機構について考察し、この機構を踏まえ、地震時に盛土斜面の変形とアンカー工の軸力増加の抑制を目論んだ排水器材を考案し、これをアンカー工に併用させた遠心力実験を実施しその効果を確認した。
（2）実験の方法
実験に用いた模型土槽を図－ 2 に示す。土槽製作に使用した地盤材料は豊浦珪砂とカオリン粘土を 8:2 で配合したもので、締め固め度 92％、法面勾配 1:1.5 で成形し、法面末端部には地下水による材料の吸出し防止のため砂利図－ 2を配置した。この地盤材料の基本物性および粒径加積曲線を表－ 1、図－ 3 に示した。なおここで設定した条件は、

表－ 1

模型土槽の形状とセンサーの配置

豊浦珪砂とカオリン粘土（8:2）の基本物性
土粒子の密度 ρ s
最大乾燥密度 ρ dmax
最適含水比 wopt
締め固め度 Dc
透水係数 k
強度 c’
内部摩擦角 φ’

特定の現場を想定したものではなく仮想のものであり、本実験のために設定した条件である。
この模型土槽の法面に受圧盤を有したアンカー工（ステンレスワイヤー）を 1 列、横方向間隔 75mm で 4 本配置した。アンカー工の打設角度は水平面より斜め下向きに

2.668g/cm 3
1.880g/cm 3
11.7%
92.0%
4.60×10 -4cm/sec
2.01kN/m 2
34.1°

32°
で長さは約 24cm である。また図－ 4 に示す排水器材をアンカー工との間に 3 本配置した（図－ 5）。この地下水排除工（排水器材）は直径 6mm のアルミ管を使用し、模型土槽内で配置した際に地下水位以下に位置する部分に孔（ストレーナー）を空け、模型土槽内で発生すると想定されるせん断変形に追従できるよう一定の間隔で軟質な蛇腹管をアルミ管と交互に連結させた。
図－ 1 に示されているとおり、通常、常時の斜面内の地下水を排除する場合、地下水排除工は水平よりやや上向き

図－ 3

豊浦珪砂とカオリン粘土（8:2）の粒径加積曲線に設置する。今回ここで配置する排水器材は、常時の地下水を排除するのではなく、地震時に斜面内に生じる間隙水

アンカー工および模型土槽の挙動を計測するため、アン圧の上昇を抑制することを目的としているため、アンカー

カー工頭部に荷重計、土槽底面に間隙水圧計、その他土槽

14こうえいフォーラム第 18 号 / 2009.12

内部に加速度計、法肩にレーザー変位計測定用のターゲッの法尻および背面から地下水を注入し、模型土槽内に地下トを取り付け、実験時の時刻歴データを記録した。

水が配置されたことを確認するため、模型土槽の底面に配置した間隙水圧計にて、水深相当の水圧が作用することを上

アルミ管（ｽﾄﾚｰﾅｰなし）

確認している。

6m
実験開始
蛇腹状の管

アルミ管（ｽﾄﾚｰﾅｰあり）①初期緊張力の設定
初期緊張力：2～3kgf
遠心載荷 開始
1G->40G②初期圧密の確認
遠心載荷 停止
40G->１G

20mm③初期緊張力の再設定
初期緊張力：10kgf 程度

下遠心載荷 開始
1G->40G

図－ 4

実験に用いた排水器材の形状④加振実験
加振加速度：100～300gal
遠心載荷 停止
40G->１G
実験終了

アンカー工及び受圧盤

排水器材

図－ 7

遠心実験の手順（3）実験ケースの設定
実験ケースを図－ 8 に示す。ケース 1 はアンカー工のみ、
ケース 2 はアンカー工を配置し地下水を設定、ケース 3は更に排水器材を配置した。ケース 1 と 2 を比較することで地下水の影響を検討し、ケース 2 とケース 3 を比較して排水器材の効果を検討した。検討に際しては、模型土槽の変位やアンカー工の軸力などを用いた。
図－ 5

アンカー工の間に配置された排水器材
ケース 1
地下水なし
排水器材なし

500

アンカー工

400
入力加速度[gal]300

300gal

地下水の影響の比較

200
100

ケース 2
地下水あり
排水器材なし

0
-100
-200
-300
-400

排水器材の影響の比較

-500
0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

経過時間[sec]

図－ 6

ケース 3
地下水あり
排水器材あり排水器材

入力波形（1.5Hz、15 波、300gal）

実験手順は先ず、アンカー工に初期緊張力（2kgf 程度）を与え、遠心加速度場 40G で模型土層内の材料の自重による変形（初期圧密）を与えた後、一旦遠心装置を停止させ、再度初期緊張力を設定し（10kgf 程度）、その後、模型底面から実物換算周波数 1.5Hz、15 波の正弦波形、最図－ 8

遠心力模型実験の実験ケース

3. 実験の結果（1）地下水の影響について（ケース 1 と 2 の比較）

大加速度振幅 100、200、300gal の順で入力し連続して加ケース 1（地下水なし）とケース 2（地下水あり）につ振した（図－ 6）。遠心実験の手順を図－ 7 に示した。なお、

いて、最大加速度振幅 300gal における模型土槽の法肩の地下水を有する実験を行う場合は、遠心実験前に模型土槽

水平・鉛直変位、アンカー工の軸力の時刻歴の結果を実物
15

宅地谷埋め盛土の地震時の対策工に対する実験的考察

換算しそれぞれ図－ 9、図－ 10 に示した。加振に伴う増に示したケース 2 の地下水ありの場合、加振前の軸力は分量を示すため、加振前の値を初期化して示している。

227.1kN、加振中の最大値は 805.2kN であり、加振中は加振前の約 3.5 倍の軸力が発生している。

200
↑模型後方
100
法肩の水平変位[mm]ケース 1 と 2 を比較して地下水の影響を見ると、図－ 9

地下水なし（ケース1）
地下水あり（ケース2）

0に示したように地下水があるケース 2 の方が、水平、鉛直-100

変位共に大きい。図－ 11 はケース 1 とケース 2 の加振後-200の模型土槽の変形の様子を示したものであるが、地下水の-300あるケース 2 の方がケース 1 よりも変形量が大きく発生し-400ており、この地下水の有無の違いは図－ 9 の結果と整合す

↓模型前方

-500
0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

経過時間[sec]

後の値は、地下水の無いケース 1 よりも地下水のあるケー
ス 2 の方が大きいことが示されている。

500
↑沈下

最大加速度振幅毎の土槽の法肩変位（水平変位と鉛直変400
法肩の鉛直変位[mm]る。また、アンカー工の軸力の加振中の最大値および加振位の合成）の推移を図－ 12、加振中のアンカー工の軸力300の最大値を図－ 13 に示した。加振加速度の大きさにもよ200

るが、地下水の有無により法肩の変位で 3 ～ 8 倍、アンカー工の軸力で 2 ～ 3 倍程度の差が生じている。

100
地下水なし（ケース1）
地下水あり（ケース2）0↓隆起

以上の結果を踏まえると、地下水のあるケース 2 の模

-100
0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

図－ 9

型土槽の法肩変位は地下水がないケース 1 よりも大きく、また加振中のアンカー工の軸力も大きくなっている。従っ経過時間[sec]

法肩の変位（最大加速度振幅 300gal）て模型土槽中の地下水は、模型土槽の変形およびアンカー（上：水平、下：鉛直変位）工の軸力に影響を及ぼすものであると考えられる。

600

材なし
材あり

地下水なし
地下水あり

アンカー工の軸力[KN]

500
400
300
200
100
0
-100
-200
0

20

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

経過時間[sec]

図－10300gal）
図－ 10アンカー工の軸力（最大加速度振幅
アンカー工の軸力（最大加速度振幅 300gal）
図－ 9 上図の水平変位は、加振に伴い振幅を有しながら徐々に累積しているが、これは実験での加振方向が図－ 2に示した模型土槽を前後に加振している影響と考えられる。図－ 9 下図の鉛直変位は、加振中には水平変位ほどの変位は発生していないものの、加振に伴い変位は徐々に累積し、最終的に水平変位よりも大きな鉛直変位が残留している。このような変動状況を踏まえると、加振中は加振方向に一致する水平変位の振幅が大きく発生して模型土槽に緩みが生じ、その後、自重により鉛直方向へ締め固められ、その結果、加振後は鉛直変位が残留したものと考えられる。
図－ 10 に示すように、アンカー工の軸力は加振中には振幅を有し、加振終了直前に最大の軸力を示した後、軸力が残留している。なお図－ 10 には加振前の軸力を初期化して示しているが、初期化前のデータでは、図－ 10
16

図－ 11

加振後の土槽の変形状態（300gal 加振後）こうえいフォーラム第 18 号 / 2009.12

図－ 9 や図－ 14 に示した模型土槽の変形の増加と間隙水法肩水平変位[mm]
-700

-600

-500

-400

-300

-200

-100

0

100gal圧の上昇が発生したと考えられる。

0100gal
100

140

700
間隙水圧(ch.12)
加振加速度

120
300gal

○
－
300

受圧板

500

200

○
+
400
アンカー

間隙水圧[kN/m2]

200gal
計測箇所

100

300

80

100

60

-100

40

-300

20

-500

加振加速度[gal]200gal

地下水あり

法肩鉛直変位[mm]

地下水なし

500

0
0
600

10

300gal

20

30

40

50

60

70

80

90

-700
100

経過時間[sec]※下線は地下水ありの場合

図－ 14

700

図－ 12

法肩の変位の推移

加振時の模型土槽底面の間隙水圧の変化

間隙水圧の上昇は、模型土槽の有効応力を低減させ、その結果、せん断強度を低減させたものと考えられる。また

900
加振中の軸力（最大値）[kN]

図－ 15 はこの地盤材料の変形特性を求めるために実施し

805.2

地下水あり
地下水なし

800

た繰返し非排水三軸試験の結果であるが、ひずみの増加に

700

伴い地盤の剛性（等価ヤング率）が徐々に低下することが

559.1

600

示されており、加振に伴う変形の進行を示す試験結果の 1

500
338.4

400
300

166.7

200

つである。

311.8
189.1

100
0
0

100

200

300

400

加振加速度[gal]図－ 13

アンカー工の軸力（加振中の最大値）（2）地下水による模型土槽の変形の発生機構について
模型土槽内に地下水がある場合の変形機構については、土槽作成に使用した地盤材料が砂質土であること、土槽の底面から 75cm の部分は水で飽和されている点から、地下水位以下の部分で概ね液状化に至る機構に類似したものが生じていると考えられる。つまり加振により繰り返しせん
断力を受けた結果、せん断変形および体積変化（ダイレタ

図－ 15

変形特性を求めるための繰り返し試験の結果ンシー）が発生し、地盤材料の間隙にある水は周囲から圧実験結果の示す変形機構がこのような加振に伴う模型土

力を受け水圧が上昇し、液状化に類似した状態に至ったと槽中の間隙水圧の上昇に起因したものであるならば、加振推察される。

に伴い徐々に生じる間隙水圧の上昇を加振中に抑制するこ

図－ 14 はケース 2 のモデル底面に配置した間隙水圧計とにより、地下水の影響で生じる模型土槽の変形を抑制での時刻歴のグラフである。繰り返し加振を受けながら水圧きると考えた。これを検証するため、図－ 4 に示した排水が上昇していることが示されている。図－ 9 に示した加振器材を用いた実験を実施した。

中の土槽の法肩の変位もこれと同様に加振毎に徐々に増加している。この機構を踏まえると、間隙水圧の上昇と変位（3）排水器材の効果について（ケース 2 と 3 の比較）の発生は相互に影響しながら繰り返し発生したものと考え

ケース 2（排水器材なし）とケース 3（排水器材あり）にられる。つまり、ある加振で間隙水圧が上昇し、次の加振

おいて、最大加速度振幅 300gal 時における模型土槽の法肩による変形は、その前の加振で設定された地下水条件の下の水平・鉛直変位、アンカー工の軸力、および土槽底面ので発生することになる。これが繰り返されることにより、間隙水圧の時刻歴の結果を実物換算し、それぞれ図－ 16、17

宅地谷埋め盛土の地震時の対策工に対する実験的考察

図－ 17、図－ 18 に示した。図－ 16、図－ 17 は加振に伴う140増分量を示すため、加振前の値を初期化して示している。

120
間隙水圧の変化[kN/m2]

図－ 16 ～図－ 18 により、排水器材のあるケース 3 の方が土槽法肩の変位が抑制されている。この点は図－ 19 に示した加振後の盛土斜面の様子と整合する。その他、アンカー
工の軸力の加振中の最大値および加振後の値は小さく、加振中の間隙水圧計の最大値が小さく、排水器材の効果が示

排水器材あり排水器材なし

100
80
60
40
20

されている。

0

最大加速度振幅毎に土槽法肩の累積変位を図－ 20、加

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

経過時間[sec]

振時のアンカー工の軸力の最大値、間隙水圧の最大値をそれぞれ図－ 21、図－ 22 に示した。最大加速度振幅が大き

図－ 18

土槽底面の間隙水圧

くなるに伴い、変位、軸力および間隙水圧が増加するが、排水器材を有した場合はその増加量が小さく、これらの点からも排水器材の効果が示されている。

200
↑模型後方
法肩の水平変位[mm]100
排水器材あり排水器材なし

0
-100
-200
-300
-400
↓模型前方
-500
0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

経過時間[sec]

500↑沈下
法肩の鉛直変位[mm]

400
300
200
100

排水器材あり排水器材なし

0
↓隆起
-100
0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

経過時間[sec]

図－ 16

法肩の変位

図－ 19

（上：水平、下：鉛直変位）

以上に示した排水器材による模型土槽の変形の抑制効果
600

地下水なし
およびアンカー工の軸力の低減効果の発生機構は、排水器
500

排水器材なし排水器材あり400

アンカー工の軸力[KN]

アンカー工の軸力の変化[kN]

500

地下水あり

300

400
材の透水性と管内の自由水面の存在に起因したものである

200と考えられる。実験結果を踏まえると、模型土槽のせん断100

変形と間隙水圧の上昇は加振毎に相互に繰り返し発生して
100

0

0
おり、排水器材がある場合は、それが高い透水性を有する-100

こと、管内に自由水面が形成されていることから、土槽の

300
200

-100
-200

-200
0

2

4

6

8

10

12

14

経過時間[sec]

18

加振後の土槽の変形状態（300gal 加振後）

16

18

20

0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
地盤材料の中よりも水圧が抜けやすく、その結果、せん断
経過時間[sec]

変形も小さくなり、結果的に間隙水圧の上昇と模型土槽の図－3
図－ 17アンカー工の軸力
アンカー工の軸力変形が抑制されたと考えられる。なお実験後に排水器材の図－10
アンカー工の軸力（最大加速度振幅 300gal）

図－17 アンカー工の軸力管内を確認したところ、加振に伴い地下水が上昇したと思こうえいフォーラム第 18 号 / 2009.12

われる痕跡を僅かながら確認しており、この管内に地下水

これまで示した実験結果と効果の発生機構を踏まえ、排水器材は、加振に対する間隙水圧上昇の抑制機能を発揮し、が流入したことを示すものと考えられる。

模型土槽の変位やアンカー工の軸力の上昇を抑制するのに役立つものと言える。

法肩水平変位[mm]
-700

-600

-500

-400

-300

-200

-100

100gal004. 実験結果に基づくアンカー工と排水器材の効果検証

排水器材あり実験で得られた加振中のアンカー工の軸力と間隙水圧の100

排水器材なし上昇量の結果から、アンカー工、排水器材の効果について

200gal
計測箇所
－
○

200

300

受圧板

+
○

400

安定計算などを用いて評価、検証した。
法肩鉛直変位[mm]300galアン カ ー

500

600

300gal

地すべりなどの斜面の既設アンカー工は、地震力が考慮されていない場合が多く、従ってこれらの地震時の効果を評価することは、斜面対策工に地震力を検討する上で先ず必要となる検討項目の 1 つと考えられる。検討方法の 1 つとして例えば、図－ 2 に示した最大抑止力を示す円弧すべりに対し、地下水排除工などの抑制工により図－ 2 に示した地下水位

700

図－ 20

（1）実験結果との比較による既存アンカー工の評価

土槽天端の加振後の水平・鉛直変位（底面から 3m の水深）が確保され、抑制工後の安全率が 1.10となった場合を考える。なおこの時、安全率を 1.10 として地すべりの安定計算で多用されている逆算法を用いて、表－1 の試験結果から粘着力を固定し（c’=2.01kN/㎡）、内部摩加振中の軸力の最大値[kN]

900

擦角を設定する（φ’=29.3°）。この条件で計画安全率を 1.20

805.2

800

排水器材なし700

排水器材ありとした場合の必要抑止力は 78.008kN/m、模型実験の条件に合わせ、1 段、水平間隔 3m のアンカー工を設計すると、設

559.1

600
500

計アンカー力は 228.444kN/ 本となり、地震時の許容引張力
が 297.0kN/ 本（=0.90Tys、Tys: 降伏点荷重 =330kN）のア

412.3
338.4

400

ンカー工が選定される。一方、この安定計算と同じ条件で
220.5

300

ある実験ケース 2（地下水あり）の加振加速度 300gal 時の

159.0

200

アンカー工の軸力は図－ 13 に示すように 805.2kN（加振中100の最大値）である。よって図－ 2 の斜面に安定計算を基に

0
0

100

200

300

400

加振加速度[gal]図－ 21

地震力を考慮せずアンカー工を配置した場合は、加振中にアンカー工の許容引張力を超過することになる。加振中のアンカー工の軸力（加振中の最大値）

アンカー工の軸力の最大値で既設アンカー工を評価すると、
このアンカー工には地震時の効果を見込むことはできない

加振中の間隙水圧の最大値[kN/m 2 ]結果となる。このような地震力の考慮されていない既設ア160

ンカー工の地震時の評価は、今後、斜面対策工に地震力を排水器材なし140

考慮する際の前提となる重要な検討項目の 1 つと考えられ

123.7

排水器材あり

120

る。
85.8

100

（2）宅地谷埋め盛土の地震時の安定性の評価

8060

宅地谷埋め盛土の地震時の安定性の評価に際し、計画安

39.7

40

全率（最小安全率）は 1.0 以上を標準とすることが推奨さ

54.0

20

38.1

40.6

100

200

表－ 1 の試験結果を用いて、れている 7）。この考え方を基に、

0
0

300

400

加振加速度[gal]図－ 22

土槽底面の間隙水圧 ( 加振中の最大値 )水平震度係数 0.30（加振加速度 300gal を想定）とし、図－2 に示した最大抑止力を示す円弧すべりに対し安全率を計算
すると、0.739 となる。この条件に対し計画安全率 1.0 として必要抑止力を算定すると 304.530kN/m となる。この場合
19

宅地谷埋め盛土の地震時の対策工に対する実験的考察

も模型実験の条件に合わせ、1 段、水平間隔 3m のアンカー

表－ 2

工を設計すると、設計アンカー力は 815.346kN/ 本となり、加振加速度配置されるアンカー工は許容引張力 856.8kN/ 本のアンカー

100gal200gal300gal工となる。この場合、実験ケース 2 で計測された加振中のアンカー工の軸力の最大値（805.2kN）は僅かではあるが、安全率の計算結果

ケース 2（排水器材なし）
0.680
0.426
0.154

ケース 3
（排水器材あり）
0.705
0.697
0.619

これを越えることはない。従ってこの場合のアンカー工は、許容値を超過しないという点で地震時に効果を発揮するこ

表－ 3 に示すように、加振加速度 100gal の場合は排水器材の有無に関係なく設定されるアンカー工は同じものにとになる。
地震時の宅地盛土の安全率は、宅地の安定性確保の他、なるが、加振加速度が大きくなるに従い、設計アンカー力

近接する保全対象物の重要度などに応じて決定されるものに差が生じ、排水器材をアンカー工と併用することで、アであり、上記の検討結果は仮の計算でしかないが、場合にンカー工のみの場合よりも小さいアンカー工の規格が設定

よっては安定計算を経て設定されたアンカー工は、地震発できることになり、排水器材を使用するメリットが見られ生時に超過する場合もあることが想定される。いずれにしる。排水器材に要するコストは現時点では明確でないため、ても、地震時の安定性を確保するため、アンカー工のみで排水器材を併用した場合のコスト上のメリットは示すことの対策工を検討した場合、常時の場合よりも規模の大きなはできないが、表－ 3 に示したアンカー工の規格の差を目

アンカー工を必要とする。

安に今後排水器材の仕様を検討すれば、排水器材を併用する場合のコスト上のメリットを示すことができると考えら（3）間隙水圧の上昇量を考慮した排水器材の効果れる。

ケース 2（排水器材なし）とケース 3（排水器材あり）
で得られた間隙水圧の上昇量を地下水位の入力条件として

表－ 3（2）と同様の方法で安定計算を実施し、それらを比較す
加振ることで排水器材の効果を検証した。
ケース 2、3 の加振加速度毎の間隙水圧計の値を地下水

加速度

0.9Tys設計ｱﾝｶｰ力(呼名)[kN/本]

(呼名)

333.6

<379.8307.2<379.8(1.000)(F50UA)(0.921)(F50UA)

541.9<547.2315.7<379.8(1.624)(F70UA)(0.946)(F50UA)

結果を表－ 2 に示す。排水器材があるケース 3 の方が排水200gal

水器材の効果が示されている。この結果を踏まえて、仮に計画安全率を 1.0 とし、法面に 3 段のアンカー工を配置した場合、表－ 3 に示す設計アンカー力となる。なお表－ 3

ケース 3（排水器材あり）[kN/本]
100gal器材が無いケース 2 よりも安全率は大きくなっており、排ケース 2（排水器材なし）
設計ｱﾝｶｰ力位へ変換した結果を図－ 23 に示す。地下水位の無い部分は外挿した上でこれを入力条件として安定計算を実施した

設計アンカー力とアンカー規格の設定

300gal

0.9Tys936.6<982.8397.7<445.5(2.808)(F130UA)(1.192)(F60UA)*)

各ケースの加振加速度毎の「設計アンカー力」枠内の下段はケース2の加振加速度100galの設計アンカー力を1.000とした場合の比率を示すには参考データとして設計アンカー力に対し選定される
SEEE 永久グラウンドアンカー 8）の呼名を併記した。

先に示したように、排水器材をアンカー工に併用すれば、同じ加振加速度に対して排水器材が無い場合よりも地盤の排水器材なし変位を抑制でき、更に上記に示したコスト上のメリットを示すことができれば、機能面とコストの点で排水器材のメリットを示すことができると考えられる。なおその場合のアンカー工と排水器材の構造については検討を要するところである。

排水器材あり5. まとめアンカー工を配置した盛土斜面を用いて、地震時の挙動や排水器材の効果を遠心力模型実験により実施し検証した。その結果判明したことは以下の通りである。
・図－ 23

地下水位の分布（上：排水器材なし、下：排水器材あり）

模型土槽内に地下水を有する場合、加振に伴い地下水が無い場合よりも模型土槽に生じる変形量が大きい。その要因は、地下水がある場合、繰り返し加振によるせん断変形とそれに伴う間隙水圧の上昇であ20

こうえいフォーラム第 18 号 / 2009.12

・・ることが判明した。

分担金となった。また各地で実施されている調査結果を踏

アンカー工の配置された模型土槽に排水器材を併用

まえ、今後は地震に対する被害想定の設定、対策数量、費すると、盛土斜面の変形とアンカー工の軸力の増加用の設定が行われた後、最終的な事業の実施には費用負担を抑制することができた。これは排水器材により加などの点で困難が伴うことが想定される。しかしながら事

振時の盛土斜面の間隙水圧の上昇を抑制することが前保全という観点から自分自身の財産を守るため、宅地耐できたためと確認できた。

震化推進事業の推進は今後も望まれるところである。本稿

安定計算を用いて排水器材の効果を検証したとこで示した検討結果が、このような事業の推進に少しでも役ろ、同じ加振加速度に対しアンカー工の規格は小さ立てば幸いである。

くすることができ、排水器材の費用次第では、地震時のアンカー工による対策工費の抑制に有効である

参考文献

ことを示唆した。

1） 国土交通省都市地域整備局都市計画課 HP; http://www.mlit.
go.jp/crd/web/index.htm

6. 今後の課題と展望
本稿は遠心力模型実験を用いて、地震時に生じる地盤の

2） 門間敬一、千田容嗣、小嶋伸一 ; アンカー工を施工した急傾斜地における地震時挙動の計測結果、土木技術資料 42-9、pp.58-61、2000 年

変形やアンカー工の挙動、および間隙水圧の変化を示し、

3） 増田隆明、藤井斉昭、山田浩、岡崎賢治 ; 遠心模型実験によ

その機構について考察した。また地震時に生じる間隙水圧

るアンカー工擁壁の地震時安定性、第 52 回年次学術講演会を消散させる排水器材の有用性を示した。

講演集

第Ⅲ部門

pp.396-397

今後の課題は、実験で得られた結果に基づき、地震時の4） 独立行政法人土木研究所土砂管理研究グループ地すべりチー

谷埋め盛土や地すべりのような斜面に対するアンカー工のム ホ ー ム ペ ー ジ ; http://www.pwri.go.jp/team/landslide/

設計方法を検討すること、排水器材の効果をより定量的にtopics示し実用化に向け検討することである。特に排水器材の実用化に対しては、排水器材の構造や施工方法、設計に資す

5） 地盤工学・実務シリーズ 18 液状化対策工法、地盤工学会、
2004 年 7 月るための考え方を整理する必要がある。これらの課題に対

6） 田中満、樋口雄一、酒見卓也、川崎宏二、名倉克博 ; 遠心力

し、先ずは遠心力模型実験を数値解析で再現、検証するこ載荷装置による液状化実験手法の基礎的研究、大成建設技術とが有効で、それにより以下の点が明らかになるものと考研究所報 第 27 号、1994 年

えられる。
・

7） 造成宅地における耐震調査・検討・対策の手引き―地震から間隙水圧の抑制機構の検討・・・地下水と排水器材

既存の住宅を守るために―、（社）地盤工学会関東支部造成を配置した解析モデルを用いて排水器材の効果を確

宅地の耐震調査・検討・対策方法に関する検討委員会、平成

認することにより、本稿で想定した排水器材による

19 年 2 月

間隙水圧の抑制機構を検証できる
・

pp.419-424

8） 建設技術審査証明（砂防技術）報告書

SEEE 永久グラウン

排水器材の規格の検討・・・排水器材の効果を示す

ドアンカー工法設計・施工マニュアル、（財）砂防・地すべ解析モデルを用いて、地盤や地下水の条件毎に排水り技術センター、p.22、2004 年 8 月

器材の規格をパラメータとした解析を行い、それにより地盤や地下水の条件毎に適切な排水器材の規格を検討することができる
これらは斜面の液状化解析などに用いられている解析
コードなどを用いて検討を進める予定である。それら検討を踏まえ、排水器材の効果について再度、遠心力模型実験の相似則を満たした確認実験を実施する予定である。
平成 16 年の中越地震後、宅地耐震化推進事業として「大規模盛土造成地滑動崩落防止事業」が設定され、その適用
第 1 号として平成 19 年の中越沖地震で被災した柏崎市山
本団地で暗渠配水管工事が施工され、翌年 11 月には工事の大部分が終了し、避難勧告が解除された。この事業は民有地に公費を投じる事業であるため受益者負担を伴う。山
本団地の事例では、2 次災害防止の観点からこの事業が適用され、最終的に被害程度に応じ住民に 4 ～ 180 万円の21