グラベル・パイルの液状化対策効果の定量的評価に関する実験的研究
環境防災研究室
指導教員
1．はじめに栗田修平
大塚悟

2.2 振動台模型試験

本研究では，宅地地盤の液状化対策として，模型地盤はコーン貫入試験と同様に東北硅

グラベル・パイル工法(以降，GP と記す)に着砂 6 号で作製し，相対密度は，40%，60％と目した．しかし，宅地地盤は規模が小さく表した．格子中央点における GL-5cm，-10cm，層部の対策であるため，社会基盤施設に用い-15cm で加振時の過剰間隙水圧を計測し，過る地盤改良工法の設計指針をそのまま適用す

剰間隙水圧比(以降 ∆ 𝑢⁄𝜎 ′ と記す)の変化かるのは問題があり，宅地に合わせた設計指針

ら液状化の判断を行った．入力加速度は sinが必要である．GP 工法は液状化対策効果とし波(6Hz)とし，1.0m/s2 となるように加振を行って，締固め効果，間隙水圧消散効果，剛性にた．本試験では，表-1 に示す case1~3,5~7 をよる構造効果が期待できるが，それぞれがど実施した．の程度影響するかは明らかでない．本研究で

表-1

模型試験ケース

は，GP 工法の液状化対策効果を明らかにする
杭種ことにより，設計指針を構築することを目的として，コーン貫入試験，振動台模型試験を実施した．
2.試験方法
今回の試験では，GP 4 本を格子状に打設し，杭径(mm)

杭間隔(mm)

改良率(%)

case1

未改良

case2

GP381405

case3

GP

381208case4

GP24895case5

GP

24758

格子中央点における地盤の締固め効果や間隙

case6

GP

381405

水圧消散効果が地盤改良工法で用いられるよ

case7

GP381208

相対密度(%)

6040

うに，GP の面積比による改良率で整理できるかについてコーン貫入試験と振動台模型試験

3．試験結果と考察から検討した．

3.1 コーン貫入試験
各試験における格子中央点での深度と貫入2.1 コーン貫入試験抵抗値の関係を図-1 に示す．未改良地盤では，模型地盤には東北珪砂 6 号を用い，水中落貫入抵抗が深さ方向に線形的に増加している下法により地盤を Dr=60%となるよう作製しことがわかる．一方，打設後の貫入抵抗値はた．GP の形成には砕石 7 号を使用し，長さは未改良地盤に対して全域で増加しており，大150mm とした．試験では，杭径と杭間隔が異きな締固め効果を示している．深層部では深なるが，改良率が等しい事例を検討した．本

さ方向に線形的に増加する結果が得られたが，試験では，杭径を変化させる case1~5（表-1）

浅層部では貫入抵抗値の増加がやや小さい結を実施した．貫入抵抗値の計測は GP の貫入果が得られた．この結果から，浅層部におい深さ 150mm 地点までとした．ては打設による地盤の抜け上がりが生じ，GPによる地盤の締固め効果はやや小さいことがいては GP の本数を変化させるなど群杭効果わかった．また，杭径は異なるが，改良率がを検討する必要があると思われる．

同じ事例の試験(case2,4 および case3,5)では貫次に，加振時に発生する最大過剰間隙水圧入抵抗値の増分は等しい結果が得られ，GPの深度分布を図-3 に示す．図中の実線は，有の締固め効果は面積比による評価が可能であ

効土被り圧と深度の関係を示しており，過剰ることが明らかとなった．

間隙水圧が有効土被り圧と等しくなった時点

0case1
case2
case450深さ(mm)Depth (mm)深さ(mm)0100で液状化となる．case1，case5 では，各深度
case1
case3
case5で等しくなっており，全層で液状化していることがわかる．それに対して，case2 では，地表面から GL-50mm までの浅い部分で過剰間50隙水圧が有効土被り圧とほぼ等しくなっているが，GL-50mm 以深では有効土被り圧よりも100小さくなっており，液状化には至っていない．

150

Excess pore water pressure ratio

また，case4 では各深度で液状化を抑制してい020 40 60 80
Penetration resistance (N)

貫入抵抗値(N)図-1

る．これらから，深度が大きいほど改良効果
150

020 40 60 80
Penetration
resistance (N)
貫入抵抗値(N)

格子中央点における貫入深度とが得られていることがいえる．最後に，各ケースの最大過剰間隙水圧比をまとめたものを
表-2 に示す．
1.5

3.2 振動台模型試験
各試験における格子中央点での過剰間隙水圧の時刻歴(GL-150mm)を図-2 に示す．case1,
case5 では，振動開始直後に ∆ 𝑢⁄𝜎 ′ が急激に過剰間隙水圧比貫入抵抗値の関係

case1
case2
case3
case5
case6
case7

10.5増加して，液状化を示す 1.0 に達している．

002

それ以外のケースはいずれも過剰間隙水圧の図-2上昇が抑制されており，完全液状化は発生し0ていない．case3,case5 は，杭径や杭間隔が異depth (mm)盤(case5)では液状化が確認された．また，
case2 と case6，case3 と case7 は，相対密度が異なるが，杭径が同じ事例であったが，液状50深さ(mm)抑制していたのに対し，杭径が小さい改良地

8

過剰間隙水圧比の時刻歴
case1
case2
case3
case5
case6
case7

なるが，改良率が同じ事例であったが，杭径が大きい改良地盤(case3)では液状化を顕著に

46Time(sec)
時間 (sec)

100化対策効果には差異が見られた．GP の対策効
果で考えられる排水効果は面積による改良率で考慮できることが示されていることから，改良率で対策効果が表現できないのは剛性効果を表現できない可能性がある．この点につ

150
00.5
11.52
Excess過剰間隙水圧
pore water pressure(kPa)
(kPa)

図-3

最大過剰間水圧比の深度分布10表-2

各ケースにおける最大過剰間隙水圧比
最大過剰間隙水圧比GL-5cm

GL-10cm

GL-15cm

case1

1.09

1.04

1.03

case2

1.00

0.74

0.47

case3

0.18

0.13

0.11

case5

1.12

1.11

1.03

case6

1.07

1.050.85

case7

0.99

0.98

0.70

4．まとめ
本検討では，GP による締固め効果を確認するため，現地試験およびコーン貫入試験を実施した．本検討の結果から得られた知見は以下の通りである．
1) 改良地盤浅層部においては，打設による地盤の抜け上がりが生じ，改良効果を得ることが難しい．
2) 格子中央点における GP の締固め効果は，面積比による改良率で評価できる．
3) 液状化対策効果は，深層部ほど大きく浅層部では小さい．
5．今後の課題と展望
振動台模型試験において，改良率による液状化対策効果の表現は難しい結果となった．
要因として，改良体の剛性による複合地盤の効果が作用したものと考えられる．今後は，改良体の群杭効果の視点から，打設本数を増やすなど構造による違いを排除した条件で実験や解析を行う必要がある．
【参考文献】
1) 一般社団法人 レジリエンスジャパン推進協議会：住宅を対象とした液状化調査・対策の手引書, pp.82-85，2016.8
2) 伊藤克彦・中島豊・大北康冶・大石博：突棒を用いた砕石ドレーン工法における周辺地盤の締固め効果，土木学会論文集 No．

444/Ⅵ-16，pp.21-30，1992.3
3) 鳥井原誠・山田祐樹・平間邦興：グラベル
ドレーン工法における液状化対策効果の定量的評価―振動台実験と有効応力法地震応答解析による検証―，大林組技術研究
所報 No.60 2000