令和元年度土木学会全国大会第74回年次学術講演会

III-162

盛土内水位の上昇がアンカー補強土壁の破壊確率に及ぼす影響
岡三リビック

正会員

林 豪人

小浪 岳治

豊橋技術科学大学

村上 太基

１．はじめにBL = 10m

土工構造物のうち補強土壁は、大きな用地や費用を必要とせずに

2q = 10 kN/m

L = 3.5m
L = 3.0m

比較的高い壁高の擁壁の構築が可能であるという利点を活かし、これH =4mまで普及が進んできた．しかし他の土工構造物と同様に、近年の想定

HW = 3 m
HW = 2 m
HW = 1 m
HW = 0 m

L = 2.5m

を上回る降雨強度の豪雨が補強土壁の安定性に与える影響が懸念さ
BL = 10mれている。地震動が補強土壁に及ぼす影響の分析については、これま

2q = 10 kN/mで精力的に行われてきた。一方で降雨の作用による影響の分析は、変L = 6.5m
L = 6.0m
L = 5.5m
L = 5.0m状事例のケーススタディー1)や小型模型実験 2)が行われているものの、包括的な意味でまだ十分とは言い難い。ここでは、降雨に起因して補H =8m

HW = 6 m
HW = 4 m

L = 4.5m
L = 4.0m
L = 3.5m

強土壁の盛土内の水位が上昇した場合の補強土壁の損傷確率を求め

HW = 2 m
HW = 0 m

ることにより、盛土内水位の上昇が補強土壁に与える影響を定量的に評価した。

BL = 10m
2q = 10 kN/m

L = 9.0m
L = 8.5m

２．方法

HW = 9 m

本研究で対象とするアンカー補強土壁の断面図を図 1 に示す。アンカー補強土壁は標準的な断面として水平地盤上に位置し、壁高をHW = 6 m

H = 12 m
L = 8.0m
L = 7.0m
L = 6.5m
L = 5.5m
L = 3.5m4m, 8m, 12m の 3 種類とした。補強材の長さと強度は、表 1 に示す土質定数の平均値および水平震度を用いて、主に道路で用いる補強土壁

HW = 3 m

HW = 0 mに適用される「多数アンカー式補強土壁 設計・施工マニュアル」3)の

図 1 アンカー補強土壁の検討断面設計手法に従い決定した。その際、盛土内水位は 0m とした。
破壊確率の算出方法は以下の通りである。まず土質定数を正規分

表 1 設計に用いた諸定数布を有する確率変数とみなし、その平均と変動係数を既往の研究成果項目平均値34)を参考に表 1 の通りとした。各土質定数の分布を図 2~4 に示す。モ

円弧すべりに対する安全率が 1.0 を下回る確率を損傷確率として算出

3010101023

単位体積重量 (kN/m )190

内部摩擦角 (deg)3501000

基礎地盤は精度を高めるため 100,000 回とした。なお、すべり破壊時は部材が2粘着力 (kN/m )設計水平震度0.15-2100

活荷重 (kN/m )

2500

2500

頻度

頻度

確率密度関数

発生頻度

1500

2000

1000

頻度

2000

確率密度関数

1500

発生頻度

2000

発生頻度

5

内部摩擦角 (deg)
粘着力 (kN/m )した。計算回数は 10,000 回を基本とし、損傷確率が 0.01%以下の場合

2500

19

盛土材

ンテカルロシミュレーションにより、補強土壁下端を通過する常時の

1000

1000

500

500

000

単位体積重量 γ (kN/m3)

内部摩擦角 φ (deg）

図 2 頻度分布（単位体積重量）

図 3 頻度分布（内部摩擦角）

キーワード

補強土壁、損傷確率、降雨

連絡先〒108-0075 東京都港区港南 1-8-27 岡三リビック㈱ 技術開発部

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確率密度関数1500500© Japan Society of Civil Engineers

変動係数 (%)

単位体積重量 (kN/m )粘着力 c (kN/m2 ）図 4 頻度分布（粘着力）
ＴＥＬ03-5782-9085

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令和元年度土木学会全国大会第74回年次学術講演会

極限状態であることを考慮し、円弧すべりに対する補強材の抵抗力として、補強材の降伏強度かアンカープレートの極限引抜き力のいずれか小さい値を採用した。破壊確率の算出は、アンカー補強土壁の盛土内の水位が壁高に対して 0/4, 1/4, 2/4, 3/4 のそれぞれの高さについて行った。

2500
頻度
確率密度関数

2000

３．結果

H =8m

壁高 8m で水位が 0m および 6m の場合の、常時の円弧すべりの発生頻度

HW = 0 m

最小安全率の分布図をそれぞれ図 5 及び図 6 に示す。図 5 ではほぼ

1500

1000全てのケースにおいて、最小安全率が 1.0 を超えているのに対し、

500

図 6 では最小安全率が 1.0 を下回るケースが発生している。また、

0最小安全率 Fs

盛土内水位が高い方が最小安全率の標準偏差が小さくなっているこ

図 5 最小安全率の分布（水位 0m）とがわかる。これらの傾向は壁高 4m 及び 12m のケースでも同様で2500あった。

頻度
確率密度関数

HW = 6 m

2000

は、盛土内水位の上昇に対して損傷確率が小さくその上昇も緩やかである。一方で、壁高 8m 及び 12m のケースでは、水位がある場合発生頻度盛土内水位と損傷確率の関係を図 7 に示す。壁高 4m のケースでの損傷確率が比較的高く、その上昇に対して損傷確率の上昇が顕著

H =8m

1500

1000500である。これは壁高 4m では水位が 0m の場合の常時の最小安全率0が 1.433 と比較的余裕があるのに対して、壁高 8m と 12m の場合で最小安全率 Fs

は、それぞれ 1. 223 及び 1.222 と比較的必要安全率に近いことから、

図 6 最小安全率の分布（水位 6m）
14

また、壁高 8m 及び 12m のケースでは、ともに壁高の半分の水位の12

壁高4m時の損傷確率が約 2%であるのに対して、さらに水位が上昇すると10壁高8m急激に損傷確率が増加することが分かる。このことから、特に壁高が比較的高く、最小安全率が必要安全率に近い補強土壁について、損傷確率 (%)

壁高 8m 及び 12m では安定性に比較的余裕がないことが考えらる。

盛土内の水位の上昇に特に留意が必要であることが分かる。

壁高12m

864200４．おわりに246810盛土内水位 (m)アンカー補強土壁の損傷確率をモンテカルロシミュレーション

図 7 盛土内水位と損傷確率の関係によって求め、盛土内の水位の上昇の影響を定量的に評価した。本研究の結論を以下に記す。
 盛土内の水位の上昇に伴い、補強土壁の損傷確率が上昇する。
 特に壁高が高い補強土壁で、盛土内の水位が壁高の半分を超過すると損傷確率の上昇が顕著である。
なお本研究では損傷モードを円弧すべりと仮定して検証を行ったが、降雨による損傷のメカニズムを実験等により特定することが望ましい。

＜参考文献＞
1)中村, 宮田, 篠田, 弘中, 竜田: ジオグリッド補強土壁の降雨に伴う変状事例分析: ジオシンセティクス論文集,
第 28 巻, pp295-302, 2013.
2)小林，三浦，小浪: 降雨時におけるアンカー式補強土壁の安定性に関する研究，地盤工学ジャーナル, Vol.8, No.3,pp477-488, 2013.
3)一般社団法人土木研究センター: 多数アンカー式補強土壁設計・施工マニュアル第 4 版, 2014.
4)Shinoda, M., Horii, K., Yonezawa, T., Tateyama, M. and Koseki, J: Reliability-based seismic deformation analysis ofreinforced soil slopes, Soils and Foundations, Vol.46, No.4, pp477-490, 2006.
© Japan Society of Civil Engineers

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